Donnerstag, 5. Januar 2012

Wettervorhersagemodell erklärt Flüsse, Seen und Stürme auf Saturnmond Titan

Satellitenaufnahme einer nördlichen Seenlandschaft, bestehend aus Seen aus flüssigem Methan, auf dem Saturnmond Titan. | Copyright. Caltech/JPL/NASA

Pasadena/ USA - Während seit Jahrzehnten Wissenschaftler das Wetter auf der Erde mit komplexen Computermodellen berechnen und vorhersagen, haben Astrophysiker ähnliche Modelle nun erstmals auf den Saturnmond Titan angewendet und sind so ebenfalls erstmals in der Lage, die erdähnlichen Merkmale des Saturnmondes wie Seen und Flüsse aus flüssigem Methan und Ethan, sowie den entsprechenden Flüssigkeitskreislauf und das Wetter auf Titan zu erklären.

Wie die Forscher um Professor Frank J. Gilloon vom California Institute of Technology (Caltech) in der Januarausgabe des Fachmagazins "Nature" berichten, erklären die Modelle sogar drei der bislang merkwürdigsten Merkmale auf Titan:

Zum einen die auffällige Ansammlung von Methanseen rund um die Pole des größten Saturntrabanten, sowie den Umstand, dass es in der nördlichen Hemisphäre mehr Seen gibt als auf der Südhalbkugel.

Zum zweiten sind die Breitengrade in der Nähe des Titan-Äquator zwar trocken und weisen keine Spuren von Seen oder regelmäßigen Niederschlägen auf, dennoch entdeckte die Huygens-Sonde bei ihrer Landung auf Titan 2005, hier Kanäle, die von Flüssigkeiten, wahrscheinlich ablaufendem Titan-Regen gegraben wurden. Zudem entdeckten Wissenschaftler dann auch 2009 deutliche Anzeichen dafür, dass gewaltige Stürme Regen in die vermeintlich trockene Region transportieren.

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Zum dritten beobachteten die Forscher, dass sich Wolken während der Sommermonate der südlichen Hemisphäre vornehmlich rund um die mittleren und höheren Breiten der Südhalbkugel ansammeln.

Bislang hatten sich schon verschiedene Wissenschaftler an Erklärungstheorien der beobachteten Merkmale versucht, konnten jedoch entweder mit ihren Modellen nicht alle Erscheinungen gemeinsam erklären oder spekulierten über extrem exotische Prozesse, wie beispielsweise Eisvulkane, die Methanwolken in die Atmosphäre speien könnten.

Das neue Modell basiert auf den grundlegenden Prinzipien atmosphärischer Zirkulation und simuliert eine dreidimensionale Titanatmosphäre über einen Zeitraum von 135 Titan-Jahren, was rund 3.000 Erdenjahren entspricht. Zudem verbindet es die atmosphärischen Vorgänge mit einem Reservoir flüssigen Methans auf der Oberfläche des Saturnmondes und simuliert damit auch, wie das Methan über den Mond selbst verteilt wird. Damit sind die Wissenschaftler nun in der Lage, alle zuvor diskutierten Phänomene auf vergleichsweise einfache und nachvollziehbare Weise zu erklären.

Neben der Verteilung der Wolken, erzeugt das neue Modell auch die auf Titan vorgefundene typische Anordnung der Methan-Seen rund um die Pole, da hier das Sonnenlicht schwächer ist, während sonst diese Energie das flüssige Methan von der Oberfläche verdampfen lässt. Ohne diesen Vorgang kann sich flüssiges Methan leichter in Form von Seen ansammeln.

Der Grund dafür, dass es auf der Nordhalbkugel des Saturnmondes mehr Seen gibt als im Süden, liegt - so die Modelle der Forscher - an der leicht elliptischen Umlaufbahn des Saturns. Dieser sorgt dafür, dass Titan im nördlichen Sommer weiter von der Sonne entfernt ist. "Laut dem zweiten Keplerschen Gesetz befindet sich Titan also auch während des Sommers auf seiner Nordhalbkugel längere Zeit im entfernteren Ende der elliptischen Umlaufbahn, weshalb der dortige Sommer länger ist als auf der Südhalbkugel. Da auf Titan der Sommer zugleich der Regenzeit in den Polarregionen entspricht, bedeutet dies auch längere Regenfälle und dadurch mehr Seen in Norden.

Grundsätzlich, so erläutern die Forscher, sei das Wetter auf Titan eher farblos und trübe. "Es können Jahre ohne Regenfälle vergehen, nach denen die niedrigeren Breitengrade ausgedörrt sind. Aus diesem Grund waren die Entdeckungen von Abflusskanälen in dieser Region auch eine so große Überraschung, die sich 2009 noch verstärkte, als genau über dieser angeblich regenlosen Region gewaltige Stürme entdeckt wurden."

Das neue Modell der Caltech-Forscher erklärt jedoch auch dieses Rätsel, zeigt es doch genügend intensive Niederschläge während Tagundnachtgleichen im Frühling und im Herbst. "Zwar regnet es in diesen Regionen nur sehr selten", erläutern die Wissenschaftler. "Wenn es aber einmal regnet, dann schüttet es regelrecht."

Neben der Erklärung für die derzeitigen Merkmale der Oberfläche und Atmosphäre des Titans, können die Wissenschaftler auch Vorhersagen von mehreren Jahren machen. So erwarten sie mit dem Jahreszeitenwechsel einen Anstieg der Pegelstände der nördlichen Seen auf Titan innerhalb der kommenden 15 Jahre. Zudem werden sich innerhalb der nächsten zwei Jahre deutlich mehr Wolken über dem Nordpol des Saturnmondes bilden. Schon jetzt sind die Forscher erwartungsgemäß gespannt, ob die tatsächlichen Vorgänge auf Titan ihre Modelle bestätigen werden.

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / caltech.edu
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