Titan ist der größte Mond des Planeten Saturn. Er ist einer der faszinierendsten Himmelskörper im ganzen Sonnensystem. Dort gibt es eine dichte Atmosphäre. Hunderte Kilometer lange Flüsse. Riesige Seen und Ozeane. Und vielleicht sogar Leben…
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Transkription
Sternengeschichten Folge 157: Titan – der faszinierendste Mond des Sonnensystems
Titan ist der größte Mond des Planeten Saturn. Er ist einer der faszinierendsten Himmelskörper im ganzen Sonnensystem. Und vielleicht sogar einer, auf dem Leben existiert…
Sein Durchmesser beträgt 5150 Kilometer und er ist damit deutlich größer als der zweitgrößte Mond Rhea, deres nur auf 1529 Kilometer bringt. Titan ist so enorm groß und schwer, dass er 95 Prozent der Gesamtmasse aller 62 bekannten Saturnmonde ausmacht.
Größenvergleich von Erde, Mond und Titan (Bild: NASA, public domain)
Trotz der großen Entfernung – er ist immerhin 10 Mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde – wurde Titan schon recht früh entdeckt. Am 25. März 1655 beobachtete der niederländische Astronom Christian Huygens den Saturn und entdeckte dabei einen bisher unbekannten Himmelskörper, der sich im Verlauf mehrerer Tage um den Saturn herum zu bewegen schien. Heute ist die Entdeckung eines Saturnmondes keine große Sensation mehr. Damals aber war es erst 45 Jahre her, seit Galileo Galilei mit dem vom ihm gebauten Teleskop überhaupt das erste Mal Himmelkörper entdeckt hatte, die einen anderen Planeten umkreisen. Die vier Jupitermonde die er damals fand und die heute die “Galileischen Monde” genannt werden, waren zur Zeit von Huygens Beobachtung neben dem Mond der Erde die einzigen bekannten Monde des ganzen Sonnensystems. Huygens wollte daher auch erst einmal in Ruhe Daten sammeln, bevor er mit seinem Fund an die Öffentlichkeit ging. Damit ihm bei der Entdeckung aber niemand zuvor kommen konnte, hatte er einen damals üblichen Trick verwendet: Er hat die wichtigsten Fakten seiner Beobachtung in einem Anagramm verschlüsselt und dieses öffentlich gemacht. So war zwar klar, DASS er etwas entdeckt hatte, aber niemand wusste, was es war. Denn der Satz Admovere oculis distantia sidera nostris vvvvvvv ccc rr h n b q x war nur dann verständlich, wenn man weiß, worum es geht. Der erste Teil der Botschaft war eine Inschrift, die am Rand der Linse von Huygens selbstgebauten Teleskop stand und bedeutet so viel wie “Sie brachten die fernen Sterne näher an unsere Augen”. Der Buchstabensalat am Schluss waren einfach die restlichen Zeichen die noch nötig waren, damit diesen Vers zum Satz “Saturno luna sua circunducitur diebus sexdecim horis quatuor” umformen kann; also: “Ein Mond bewegt sich alle 16 Tage und 4 Stunden um den Saturn”.
Damit kam Huygens den echten Daten ziemlich nahe. Wir wissen heute, dass der Titan für einen Umlauf um seinen Planeten 15 Tage und 22 Stunden braucht. Der Abstand ist relativ groß und beträgt knapp 1,2 Millionen Kilometer. Damit bewegt sich Titan außerhalb der Saturnringe. So wie bei der Erde ist auch die Rotationsachse des Titan aus der Senkrechten geneigt und so wie bei der Erde entstehen dadurch auch auf dem Titan Jahreszeiten. Die dauern allerdings etwas länger, da der ferne Saturn und mit ihm Titan ganze 30 Erdenjahre für eine Runde um die Sonne braucht. Eine Jahreszeit dauert also etwa 7,5 Jahre. Und weil Titan der Sonne so fern ist, ist es in JEDER dieser Jahreszeiten kalt!
Die Durchschnittstemperatur an der Oberfläche beträgt -180 Grad Celsius und man könnte meinen, das auf so einem durchgefrorenen Himmelskörper kaum etwas los sein kann. Aber damit liegt man völlig falsch! Titan hat zum Beispiel eine sehr dichte Atmosphäre! Das macht ihn einzigartig unter den Monden im Sonnensystem, die in der Hinsicht eher unserem eigenen Mond gleichen und keine Gashülle besitzen.
Titan aber schon und was für eine! Dass da eine Atmosphäre sein könnte, hat der spanische Astronom Josep Comas i Solà schon 1908 vermutet, weil die Farbe des im Teleskop sichtbaren Titan nicht ganz gleichmäßig war. Nachgewiesen wurde ihre Existenz aber erst im Jahr 1944 vom amerikanischen Astronom Gerard Kuiper. In den folgenden Jahrzehnten sind einige Raumsonden am Saturn vorbei geflogen und haben die Sache genauer untersucht. Auf der Oberfläche des Mondes beträgt der Druck 1,5 bar – er ist also 50 Prozent höher als der atmosphärische Druck auf der Erde! Über jedem Quadratmeter des Titans befindet sich zehnmal so viel Gas als auf der Erde und die Dichte dieses Gases ist fünfmal höher. Und die gesamte Masse der Titanatmosphäre ist größer als die Masse der Erdatmosphäre und das, obwohl unser Planet einen mehr als doppelt so großen Durchmesser hat!
Und in dieser dichten Atmosphäre des Titan passiert so einiges! Im Gegensatz zur Erdatmosphäre, in der neben Stickstoff auch eine relevante Menge an Sauerstoff existiert, besteht sie fast komplett aus Stickstoff. Sie entsteht aus Ammoniak, das aus dem Inneren des Mondes ausgast. Wenn dann UV-Strahlung der Sonne auf das Ammoniak trifft, kann sie das Molekül in seine Bestandteile aufspalten: Wasserstoff und Stickstoff. Stickstoff ist schwer und sinkt nach unten; Wasserstoff ist leicht und entweicht in den Weltraum, da er von Titan mit seiner Anziehungskraft nicht gehalten werden kann.
In der Atmosphäre finden sich aber auch noch jede Menge andere organische Moleküle, hauptsächlich Kohlenstoffverbindungen wie Ethan oder Propan. Es bilden sich aus den verschiedenen vom Sonnenlicht aufgespalteten Bruchstücken auch polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, die auf der Erde in Erdöl oder Kohle zu finden sind. Auf dem Titan sinken sie zu Boden und bilden dort den für den Mond typischen orangefarbenen Nebel.
Huygens Landeplatz auf dem Titan (Bild: ESA/NASA/JPL/University of Arizona)
Und wir wissen sogar, wie es in diesem Nebel und darunter aussieht! Denn Titan ist neben der Venus, dem Mond der Erde und dem Mars der einzige große Himmelskörper, auf dem eine Raumsonde gelandet ist. Am 25. Dezember 2004 setzte die Sonde Cassini die Landeeinheit Huygens ab, die am 14. Januar 2005 die Oberfläche des Mondes erreichte. Sie durchquerte die Dichte Atmosphäre, machte die ersten Bilder der Oberfläche des Planeten und konnte nach dem Aufsetzen noch 70 Minuten lang Bilder zur Erde schicken, bevor die niedrigen Temperaturen zu einem Ausfall führten.
Huygens hatte die am weitesten von der Erde enfernte Landung in der Geschichte der Menschheit geschafft und uns Bilder einer sehr seltsamen und faszinierenden Welt gezeigt. Und sie hat uns sogar Töne geschickt: Während des Flugs durch die Atmosphäre liefen Mikrophone mit die einen Eindruck davon geben, wie es sich für einen Menschen angehört hätte, wenn er mit Huygens auf dem Titan gelandet wäre:
Viel beeindruckender waren aber die Bilder der Oberfläche selbst. Der Titan gehört zur Klasse der eisigen Himmelskörper. Über einem Kern aus Gestein liegt eine dicke Schicht aus Eis und Methan. Die Oberfläche ist komplett gefroren, aber darunter könnte es einen Ozean aus flüssigem Wasser geben. Man hat auf jeden Fall Kryovulkanismus beobachtet, also Vulkane, die kein geschmolzenes Gestein an die Oberfläche bringen so wie auf der Erde, sondern geschmolzenes Eis, also Wasser. Auf der Oberfläche ist es so kalt, dass sich das Eis wie Gestein verhält. Aber trotzdem gibt es dort Flüsse und Seen! In denen befindet sich aber kein Wasser, sondern Methan!
Unter den Bedingungen die auf der Erde herrschen, ist Methan ein Gas. Auf dem Titan ist es kalt genug, das es flüssig werden kann. So wie bei uns ein Wasserkreislauf existiert, mit Wolken aus denen Wasser in Form von Regen auf die Erde fällt und dort die Flüsse und Ozeane füllt, kann es auf dem Titan Methan regnen. Der sich dort ebenfalls in Flüssen und Meeren sammelt. Ein Fluss, der dort beobachtet wurde, sieht aus dem All genau so aus wie ein Fluss auf der Erde, mit Windungen, Nebenflüssen und allem drum und dran.
Die Meere auf dem Titan werden natürlich nicht so groß wie bei uns; der Mond ist ja auch kleiner. Aber die größten von ihnen haben immerhin Flächen von mehr als 100.000 Quadratkilometern und sind damit größer als beispielsweise die großen nordamerikanischen Seen.
Küstenlandschaft auf dem Titan, aufgenommen während Huygens Landung aus etwa 8 Kilometer Höhe (Bild: NASA/JPL/ESA/University of Arizona)
Es wäre vermutlich ein sehr bemerkenswerter Anblick, wenn man am Ufer so eines Sees stehen könnte. Kraken Mare ist mit 400.000 Quadratkilometern die größte Ansammlung von Flüssigkeit auf dem Titan und größer als das Kaspische Meer auf der Erde. Das flüssige Methan und die anderen flüssigen Kohlenwasserstoffe die man im Kraken Mare findet sind ebenso durchsichtig wie das Wasser auf der Erde; man könnte also weit hinab in die Tiefe blicken.
Viele Wissenschaftler sind der Meinung, das der Titan ein idealer Ort ist, um die Entstehung des Lebens zu untersuchen. Seine Atmosphäre ähnelt der Atmosphäre die die Erde kurz nach ihrer Entstehung hatte. Damals gab es bei uns ja auch keinen Sauerstoff; der entstand erst durch das Leben selbst. Erst als die ersten Lebewesen Sauerstoff als Abfallprodukt ihres Stoffwechsels produzierten, konnte sich dieses Gas bei uns anreichern. Früher aber muss es auf der Erde ein wenig so ausgesehen haben wie auf dem Titan und auch die komplexen organischen Moleküle, die als Grundbausteine des Lebens gelten findet man dort.
Aber vielleicht bietet der Titan nicht nur die Möglichkeit, die Entstehung des Lebens auf der Erde zu studieren. Vielleicht hat sich dort selbst auch Leben entwickelt! Dieses Leben muss sich von dem auf der Erde unterscheiden, das ja auf flüssiges Wasser angewiesen ist. Es besteht aber die Möglichkeit, dass die flüssigen Kohlenwasserstoffe dort die Rolle spielen, die das Wasser bei uns spielt. Wir wissen zwar nicht, ob so ein auf Methan basierendes Leben existieren kann, aber wenn es existiert, dann ist der Titan ein guter Ort um danach zu suchen. Und vielleicht hat man sogar schon Spuren davon gefunden. Die Raumsonde Cassini hat im Jahr 2010 festgestellt, dass Wasserstoff in der Nähe der Oberfläche des Titans verschwindet. Das sollte eigentlich nicht passieren, aber offensichtlich finden dort chemische Reaktionen statt, bei denen Wasserstoff verbraucht wird. Außerdem hat man dort zwar jede Menge Kohlenwasserstoffe gefunden aber kein Acetylen. Dieses spezielle Molekül sollte eigentlich vorhanden sein. Acetylen ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Kohlenstoff und es gibt astrobiologische Hypothesen laut denen es als Energielieferant für Methanbasiertes Leben in Frage kommt. Lebewesen auf dem Titan könnten also Wasserstoff verbrauchen, so wie wir auf der Erde den Sauerstoff und die Abwesenheit des Acetylen könnte ein Hinweis auf dessen Existenz sein.
Könnte. Es könnte natürlich auch ganz anders sein. Wir wissen noch viel zu wenig über all die faszinierenden chemischen, meteorologischen und geologischen Vorgänge auf dem Titan. Wir müssten ihn dringend intensiver erforschen. Die Landung von Huygens war die erste und bis jetzt einzige Mission zu diesem Mond. Cassini befindet sich zwar immer noch im Saturnsystem, ist aber nicht speziell zur Erforschung des Titan gedacht. Und bis sich eine neue Mission auf den Weg macht, wird es leider noch ein wenig dauern. Einige Missionen, die zum Beispiel eine Landung in einem der großen Meere vorgesehen hatten, wurden längst wieder gestrichen. Aber zumindest das TandEM-Projekt der europäischen Raumfahragentur ESA ist noch aktiv. Dabei soll eine Landeeinheit auf dem Titan abgesetzt werden und gleichzeitig eine weitere Einheit an einem Ballon fliegend die Atmosphäre untersuchen. Leider ist TandEM noch nicht über eine unverbindliche Planung hinaus entwickelt. Die ESA hat noch keine konkrete Finanzierung zugesichert. Wenn es irgendwann doch noch umgesetzt wird, dann auf jeden Fall erst nach 2020; bis dahin sind die Gelder schon verplant. Und selbst dann dauert der Flug zum Saturn noch weitere 9 Jahre…
Vielleicht weckt der Titan auch nur deswegen so wenig Interesse, weil er den Saturn umkreist und “nur” ein Mond ist. Dabei ist er größer als der Planet Merkur und wäre der Titan allein im All unterwegs, würden wir ihn ohne Zweifel als eigenständigen Planeten klassifizieren. Vielleicht hätte er dann in der öffentlichen Wahrnehmung einen ähnlichen Status wie der Mars, auf den sich die Ambitionen der Raumfahragenturen ja derzeit konzentrieren. Dabei wäre der Titan vielleicht sogar ein viel besseres Ziel für eine zukünftige Kolonisierung. Die dichte Atmosphäre würde uns vor der gefährlichen kosmischen Strahlung schützen, was am Mars – der so gut wie keine Atmosphäre hat – nicht der Fall ist. Wir hätten jede Menge Eis und Kohlenwasserstoffe zur Verfügung und damit jede Menge Rohstoffe zur Aufrechterhaltung von Habitaten und ähnlichem. Aber das wird wohl noch lange nur Science-Fiction bleiben.
Und der Titan weiterhin mysteriös. Früher oder später werden wir diesen einmaligen Himmelskörper aber noch einmal aus der Nähe untersuchen müssen! Die nächste Mission zum größten Mond des Saturns wird irgendwann stattfinden. Der Titan ist einzigartig. Das, was wir dort erforschen könnten, gibt es nirgendwo sonst im Sonnensystem!
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