Titans Sanddünen. klicken um zu vergrößern
Als sie zum ersten Mal die dunklen Äquatorregionen auf Titan bemerkten, dachten die Forscher, sie könnten Ozeane mit flüssigem Methan betrachten. Die Bilder zeigen riesige Dünen, die Hunderte von Kilometern parallel zueinander verlaufen. Die starke Schwerkraft des Saturn verursacht sanfte Winde auf Titan, die möglicherweise Sand über den Mond transportieren und um den Äquator herum ablagern.
Bis vor ein paar Jahren dachten Wissenschaftler, die dunklen Äquatorregionen von Titan könnten flüssige Ozeane sein.
Neue Radarbeweise zeigen, dass es sich um Meere handelt - aber Meere aus Sanddünen wie in den arabischen oder namibischen Wüsten, ein Mitglied des Cassini-Radarteams der Universität von Arizona und Kollegen berichten in Science (5. Mai).
Radarbilder, die aufgenommen wurden, als das Cassini-Raumschiff im vergangenen Oktober von Titan geflogen wurde, zeigen Dünen mit einer Höhe von 100 Metern, die am Titanäquator Hunderte von Kilometern parallel zueinander verlaufen. Ein Dünenfeld ist mehr als 1500 km lang, sagte Ralph Lorenz vom Lunar and Planetary Laboratory der UA.
"Es ist bizarr", sagte Lorenz. „Diese Bilder von einem Saturnmond sehen genauso aus wie Radarbilder von Namibia oder Arabien. Die Atmosphäre des Titanen ist dicker als die der Erde, seine Schwerkraft ist geringer, sein Sand ist sicherlich anders - alles ist anders, bis auf den physischen Prozess, der die Dünen und die daraus resultierende Landschaft bildet. "
Vor zehn Jahren glaubten Wissenschaftler, dass der Saturnmond Titan zu weit von der Sonne entfernt ist, um solarbetriebene Oberflächenwinde zu haben, die stark genug sind, um Sanddünen zu formen. Sie stellten auch die Theorie auf, dass die dunklen Regionen am Titanäquator flüssige Ethan-Ozeane sein könnten, die Sand einfangen würden.
Seitdem haben Forscher jedoch erfahren, dass die starke Schwerkraft des Saturn erhebliche Gezeiten in der Titanatmosphäre erzeugt. Der Gezeiteneffekt des Saturn auf Titan ist ungefähr 400-mal größer als der Gezeitenzug unseres Mondes auf der Erde.
Wie Lorenz vor einigen Jahren erstmals in Zirkulationsmodellen sah, sagte er: "Gezeiten dominieren anscheinend die oberflächennahen Winde, weil sie in der gesamten Atmosphäre von oben bis unten so stark sind. Solarbetriebene Winde sind nur hoch oben stark. “
Die vom Cassini-Radar gesehenen Dünen sind ein besonderer linearer oder longitudinaler Typ, der für Dünen charakteristisch ist, die durch Winde aus verschiedenen Richtungen gebildet werden. Die Gezeiten bewirken, dass der Wind die Richtung ändert, wenn sie Winde in Richtung Äquator treiben, sagte Lorenz.
Und wenn sich der Gezeitenwind mit dem West-Ost-Zonenwind von Titan verbindet, wie die Radarbilder zeigen, entstehen Dünen, die fast in West-Ost-Richtung ausgerichtet sind, außer in der Nähe von Bergen, die die lokale Windrichtung beeinflussen.
"Als wir diese Dünen im Radar sahen, begann es Sinn zu machen", sagte er. „Wenn Sie sich die Dünen ansehen, sehen Sie, dass Gezeitenwinde mehrmals Sand um den Mond wehen und ihn am Äquator zu Dünen verarbeiten. Es ist möglich, dass Gezeitenwinde dunkle Sedimente aus höheren Breiten zum Äquator transportieren und den dunklen Gürtel des Titanen bilden. "
Das Titan-Modell der Forscher legt nahe, dass Gezeiten Oberflächenwinde erzeugen können, die etwa eine Meile pro Stunde (einen halben Meter pro Sekunde) erreichen. "Obwohl dies ein sehr sanfter Wind ist, reicht dies aus, um Körner in Titans dichter Atmosphäre und geringer Schwerkraft über den Boden zu blasen", sagte Lorenz. Titans Sand ist etwas gröber, aber weniger dicht als typischer Sand auf der Erde oder auf dem Mars. "Diese Körner könnten Kaffeesatz ähneln."
Der variable Gezeitenwind kombiniert mit dem West-Ost-Zonenwind von Titan Oberflächenwinde, die durchschnittlich etwa eine Meile pro Stunde (einen halben Meter pro Sekunde) betragen. Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit täuscht etwas, da sich bei ihrer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit keine Sanddünen auf der Erde oder auf dem Mars bilden würden.
Ob die Körner aus organischen Feststoffen, Wassereis oder einer Mischung aus beiden bestehen, ist ein Rätsel. Das visuelle und Infrarot-Kartierungsspektrometer von Cassini unter der Leitung von Robert Brown von UA kann zu Ergebnissen bei der Zusammensetzung von Sanddünen führen.
Wie sich der Sand gebildet hat, ist eine andere eigentümliche Geschichte.
Sand kann sich gebildet haben, als flüssiger Methanregen Partikel vom Eisgrundgestein erodierte. Die Forscher dachten zuvor, dass es auf Titan nicht genug regnet, um viel Grundgestein zu erodieren, aber sie dachten in Bezug auf den durchschnittlichen Niederschlag.
Beobachtungen und Modelle von Titan zeigen, dass Wolken und Regen selten sind. Das bedeutet, dass einzelne Stürme groß sein und dennoch einen geringen durchschnittlichen Niederschlag liefern könnten, erklärte Lorenz.
Als das von der UA geführte DISR-Team (Descent Imager / Spectral Radiometer) Bilder produzierte, die während der Landung der Huygens-Sonde auf Titan im Januar 2005 aufgenommen wurden, sah die Welt Schluchten, Flussbetten und Schluchten in der Landschaft. Dieselben Funktionen auf Titan wurden mit Radar beobachtet.
Diese Merkmale zeigen, dass wenn es auf Titan regnet, es in sehr energischen Ereignissen regnet, genau wie in der Wüste von Arizona, sagte Lorenz.
Energetischer Regen, der Sturzfluten auslöst, könnte ein Mechanismus zur Herstellung von Sand sein, fügte er hinzu.
Alternativ kann der Sand aus organischen Feststoffen stammen, die durch photochemische Reaktionen in der Titanatmosphäre erzeugt wurden.
"Es ist aufregend, dass das Radar, das hauptsächlich die Oberfläche von Titan untersucht, uns so viel darüber erzählt, wie Winde auf Titan funktionieren", sagte Lorenz. "Dies wird eine wichtige Information sein, wenn wir in Zukunft zu Titan zurückkehren, vielleicht mit einem Ballon."
Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern ist Co-Autor des Wissenschaftsartikels „Die Sandmeere des Titanen: Cassini-Beobachtungen von Längsdünen“. Sie stammen vom Jet Propulsion Laboratory des California Institute of Technology, dem US Geological Survey - Flagstaff, dem Planetary Science Institute, dem Wheeling Jesuit College, der Proxemy Research von Bowie, Md., Der Stanford University, dem Goddard Institute for Space Studies und dem Observatoire de Paris, International Research Schule für Planetenwissenschaften, Universita 'd'Annunzio, Facolt di Ingegneria, Universität La Sapienza, Politecnico di Bari und Agenzia Spaziale Italiana. Jani Radebaugh und Jonathan Lunine vom UA Lunar and Planetary Laboratory gehören zu den Co-Autoren.
Die Mission Cassini-Huygens ist ein Kooperationsprojekt der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumorganisation. Das Jet Propulsion Laboratory, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, verwaltet die Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Der Cassini-Orbiter wurde bei JPL entworfen, entwickelt und montiert.
Originalquelle: UA-Pressemitteilung
