Freitag, 24. Oktober 2014

Rätselhafter Saturnmond: Astrochemiker finden unerklärliche Verteilung organischer Moleküle in Titan-Atmosphäre


Die nun beobachtete Verschiebung von Konzentrationen des organischen Moleküls HCN (Cyanwasserstoff) abseits der Mondachse des Titan widerspricht den bisherigen atmosphärischen Modellen des Saturnmondes. | Copyright: NRAO/AUI/NSF

Greenbelt (USA) - Beim Studium der Atmosphäre des Saturnmondes Titan haben NASA-Forscher entdeckt, dass Zonen mit organischen Molekülen sich auf ungewöhnliche Weise von den beiden Polen des Mondes fortbewegen und dort ansammeln. Die Beobachtung widerspricht jedoch den bisherig konventionellen Vorstellungen über die windstarke Atmosphäre von Titan, in der diese Regionen eigentlich derartige Konzentrationen abseits der Körperachse sehr schnell verwehen sollten.

"Das ist eine wirklich unerwartete und zugleich möglicherweise bahnbrechende Entdeckung", zeigt sich der Astrochemiker Martin Cordiner vom Goddard Space Flight Center der NASA fasziniert. Er und Kollegen haben die Entdeckung aktuell im Fachjournal "Astrophysical Journal Letters" (DOI: 10.1088/2041-8205/795/2/L30) veröffentlicht. "Nie zuvor haben wir diese Ost-West-Variationen in den atmosphärischen Gasen auf Titan beobachtet. Ihre Herkunft und eine Erklärung dafür stellt uns wirklich vor ein faszinierendes Problem."


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Die Beobachtung gelang den Forschern während ihres Studiums des Titan mit dem "Atacama Large Millimeter/submillimeter Array" (ALMA) und könnte zu einem besseren Verständnis der Chemie auf dem bizarren Saturnmond führen. Neben der Erde ist Titan der einzige Himmelskörper im Sonnensystem, auf dem es einen Flüssigkeitskreislauf in Form von Flüssen, Seen und Meeren, Regen und Schnee gibt. Allerdings fließt und regnet hier kein Wasser, sondern ein Gemisch der flüssigen Kohlenwasserstoffe Ethan (C2H6) und Methan (CH4). Hinzu gilt die dichte Titan-Atmosphäre des Titan, im Zwischenspiel mit der Energie des Sonnenlichts und aus den Magnetfeldern, als Fabrik für eine Vielzahl organischer Moleküle, anhand derer auch Rückschlüsse auf die Atmosphäre der jungen Erde gezogen werden können. Planetenforscher vermuten hinzu, dass es unter der eisigen Oberfläche sogar ein flüssigen Wasserozean gibt. Alles in allem stellt Titan also den idealen Ort dar, an dem sich vielleicht sogar Leben entwickelt haben könnte.

Eigentlich wollten die Forscher die atmosphärische Verteilung von Cyanwasserstoff (HNC) und Cyanoacetylene (HC3N) untersuchen, die ursprünglich gleichmäßig über dem Nord- und Südpol des Titan konzentriert erschienen. Eine solche Verteilung stimmte zudem auch mit den Beobachtungen der NASA-Sonde "Cassini" überein, die ebenfalls erhöhte Konzentrationen über dem jeweils winterlichen Pol nachweisen konnte.



Auch die Verteilung von Cyanoacetylene (HC3N) in der Atmosphäre des Titan widerspricht den bisherigen Modellen. | Copyright: NRAO/AUI/NSF

Als die Forscher aber die Gaskonzentrationen in unterschiedlich hohen Atmosphärenschichten miteinander verglichen zeigte sich, dass in den höheren Schichten Taschen konzentrierter organischer Moleküle von den Polen verdreht entfernt zu finden waren. Eine derartige Verlagerung ist jedoch nicht mit den bisherigen starken Ost-West-Winden in der mittleren Titan-Atmosphäre nicht in Übereinstimmung zu bringen, die eigentlich für eine vergleichsweise gleichmäßige Vermischung der hier entstehenden Moleküle sorgen sollte.


Für ihre Entdeckung haben die Forscher bislang noch keine Erklärung finden können. Bevor sie die ungewöhnliche Verteilung organischer Moleküle jedoch für einen Hinweis auf Leben auf Titan interpretieren, gibt es jedoch zahlreiche naheliegendere Ansätze: "Es wirkt unvorstellbar, aber offenbar wirken hier chemische Mechanismen derart schnell, dass sich solche Taschen mit konzentrierten organischen Molekülen schneller bilden, als sie von den Titanwinden verweht werden können", so Conor Nixon, Mitautor der Studie.


Derzeit überprüfen die Wissenschaftler aber auch thermale und andere Effekte, wie sie mit den starken Magnetfeldern des Saturn in Zusammenhang stehen könnten, die auch bis über die Umlaufbahn von Titan hinausreichen. Zugleich wollen die Wissenschaftler aber auch bislang unbekannte atmosphärische Zirkulationsmuster auf dem Saturnmond als Erklärung nicht ausschließen.


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