Einige Seen auf Titan haben ringförmige Formen, und Wissenschaftler versuchen herauszufinden, wie sie sich gebildet haben. Wenn wir verstehen, wie sie sich gebildet haben, können wir etwas darüber erfahren, wie sich die gesamte Region, in der sie sich befinden, einschließlich der Seen, gebildet hat. Die ringförmigen Merkmale finden sich um Pools und Seen in den Polarregionen von Titan.
Dank des Cassini-Raumschiffs, das 13 Jahre lang Saturn und seine Monde studierte, wissen wir, dass der kalte Mond Titan ein faszinierender Ort ist. Cassini hat uns gezeigt, dass Titan in seinen Polarregionen etwa 650 Seen und Meere hat. Wir wissen auch, dass etwa 300 von ihnen flüssiges Ethan und Methan enthalten, obwohl sie nicht alle voll sind.
"Die Bildung der Titan-Seen und ihrer Umgebung bleibt eine offene Frage."
Anezina Solomonidou, ESA-wissenschaftliche Mitarbeiterin am Europäischen Weltraumastronomiezentrum und Hauptautorin der Studie.
Der Großteil der kleineren Seen auf Titan hat scharfe Kanten und flache Böden. Sie können Tiefen von 600 Metern erreichen und haben schmale Außenränder von etwa 1 km Breite.
Einige dieser Seen und Pools weisen jedoch merkwürdige ringförmige Merkmale auf, die sich bis zu 10 km landeinwärts erstrecken können. Wissenschaftler nennen sie Wälle, und sie umschließen ihren Wirtssee vollständig.
Eine neue Studie befasste sich eingehender mit diesen Wallmerkmalen. Die Studie trägt den Titel "Spektral- und Emissionsgradanalyse der erhöhten Wälle um die nördlichen Seen des Titanen". Die Hauptautorin ist Anezina Solomonidou, eine ESA-Forscherin am Europäischen Weltraumastronomiezentrum (ESAC). Sie stützte sich auf Daten aus dem visuellen und Infrarot-Kartierungsspektrometer (VIMS) von Cassini, um den Emissionsgrad der Wälle und andere Merkmale auf Titan zu messen etwaige Ähnlichkeiten und Unterschiede.
"Die Bildung der Titan-Seen und ihrer Umgebung bleibt eine offene Frage", sagte Solomonidou in einer Pressemitteilung. „Wälle könnten wichtige Hinweise darauf enthalten, wie die mit Seen gefüllten Polarregionen von Titan zu dem wurden, was wir heute sehen. Frühere Forschungen haben ihre Existenz offenbart, aber wie haben sie sich gebildet? “
Das Wissenschaftlerteam untersuchte fünf Regionen in der Nähe des Nordpols von Titan, einer Region, die reich an Seen und erhöhten Wällen ist. Zum Vergleich betrachteten sie auch drei leere Seen in einer nahe gelegenen Region. Das Team kombinierte die VIMS-Daten mit Daten aus dem SAR-Imager (Synthetic Aperture Radar) von Cassini.
Die Seen waren kleiner als 30 km2 Seen zu viel größeren, bis zu 670 km2 in Größe. Alle Seen waren vollständig von Stadtmauern umgeben, die 200 bis 300 m hoch sind und sich bis zu 30 km landeinwärts von den Seerändern erstrecken.
Was die Studie ergab, drückt der Hauptautor der Studie am besten aus: "Die Spektraldaten zeigten, dass Wälle in Bezug auf ihre Umgebung eine andere Zusammensetzung haben", sagte Solomonidou. "Die Böden leerer Seen, die wir untersucht haben, scheinen auch spektral den Stadtmauern ähnlich zu sein, was darauf hindeutet, dass sowohl leere Becken als auch Stadtmauern aus ähnlichem Material hergestellt oder mit diesem beschichtet sein können und sich daher auf ähnliche Weise gebildet haben."
Das spektrale Emissionsvermögen der Seen und Wälle ähnelt einem anderen Merkmal von Titan. Das sogenannte Labyrinthgelände ist auf Titan weit verbreitet, obwohl es nur etwa 5% der Mondoberfläche bedeckt. Dieses Labyrinthgelände wurde durch flüssige Kohlenwasserstoffe verursacht, die über die Titanoberfläche flossen und Kanäle ausschnitten. Wissenschaftler vermuten, dass das Labyrinthgelände reich an organischen Chemikalien ist, und aufgrund der spektralen Ähnlichkeit zwischen ihm und den Stadtmauern und leeren Seeböden ist es wahrscheinlich, dass die Seeböden und Wälle auch reich an organischen Stoffen sind.
Die Stadtmauern, die einige der Titanseen umgeben, haben noch etwas Merkwürdiges. Sie umgeben den Wirtssee immer vollständig.
„Die Stadtmauern sind auch durchweg vollständig: Während Felgen und andere Merkmale im Laufe der Zeit abgenutzt und aufgebrochen wurden, umgeben Stadtmauern ihren See immer vollständig“, sagte die Co-Autorin Alice Le Gall, die das spektrale Emissionsvermögen der Wälle analysierte. "Dies hilft uns, die Szenarien zu beschränken, wie sie sich gebildet haben könnten."
Die Autoren schlagen zwei mögliche Mechanismen vor, die diese Wälle gebildet haben könnten. Sie betonen jedoch sorgfältig, dass dies Vorarbeiten sind und alles andere als schlüssig.
"Es ist schwierig, den genauen Mechanismus für die Bildung dieser Wälle einzugrenzen, aber mit mehr Forschung steigt das Verständnis für faszinierende Körper wie Titan."
ANEZINA SOLOMONIDOU, ESA RESEARCH FELLOW IM EUROPÄISCHEN RAUM-ASTRONOMIEZENTRUM UND FÜHRENDE AUTORIN DER STUDIE.
Die erste Möglichkeit beruht auf der Tatsache, dass leere Seeböden und gefüllte Seen unterschiedliche Höhen haben. Auf dieser Grundlage glauben die Autoren, dass ein Prozess mit einem mit Grundwasser gesättigten Untergrund für die Wälle verantwortlich ist.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass das Becken eines Sees und die ihn umgebende Kruste zuerst aushärten und dann entleeren, wodurch der See in den Untergrund sickert. Der Teil der Region, der nicht entleert wird, ragt über das umgebende Gelände hinaus und bildet einen Wall.
Die Tatsache, dass die Wälle immer vollständig sind und nicht wie die Felgen zerfallen, legt nahe, dass die Wälle älter sind, solange die Felgen aus schwächerem Material bestehen. In diesem Szenario würde sich zuerst ein Kohlenwasserstoffsee bilden, dann ein Wall und dann ein Rand, der aufgrund seiner schwächeren Zusammensetzung erodiert wird.
Wenn jedoch sowohl die Felge als auch der Wall aus demselben Material bestehen, passt diese Erklärung nicht.
Wenn beide Merkmale aus demselben Material bestehen, könnte die Geschichte der Seen folgendermaßen aussehen: Zunächst bildet sich ein Becken. Restmaterial davon würde zuerst die Felgen bilden, dann die größeren Wälle. Wenn dies zutrifft, wären Seen mit Stadtmauern jünger als Seen ohne Stadtmauern. Die jüngeren Seen waren einfach nicht lange genug in der Nähe, damit ihr Wall erodieren und entfernt werden konnte.
"Es ist schwierig, den genauen Mechanismus für die Bildung dieser Wälle einzugrenzen, aber mit zunehmender Forschung steigt das Verständnis für faszinierende Körper wie Titan", fügte Solomonidou hinzu.
Die Autoren freuen sich, wie alle anderen, die sich für seltsame Monde in unserem Sonnensystem interessieren, auf die Mission JUpiter ICy Moons Explorer (JUICE). JUICE ist eine ESA-Mission, deren Start für 2022 und Ankunft bei Jupiter im Jahr 2029 geplant ist. Sie wird drei Jahre lang Jupiter und drei seiner Monde erkunden: Callisto, Europa und Ganymede, allesamt ozeanische Welten.
"Die Analyse der Cassini-Daten der eisigen Monde des Saturn, insbesondere wenn Daten von mehreren Instrumenten kombiniert werden, ist für die Vorbereitung der JUICE-Mission zur Erforschung der eisigen Monde des Jupiter von großer Bedeutung", sagte Co-Autor Olivier Witasse, der auch Projektwissenschaftler bei der ESA ist SAFT Mission.
"Auch wenn Titan außergewöhnlich ist, mit Seen und Regenfällen, die nicht in Jupiters Monden zu finden sind, trägt das Wissen über Titan wesentlich zu unserem Verständnis der eisigen Monde des Sonnensystems bei."
Quellen:
- Pressemitteilung: CASSINI ENTDECKT RING-FORMATIONEN UM TITANS SEEN
- Forschungsbericht: Spektral- und Emissionsgradanalyse der erhöhten Wälle um die nördlichen Seen des Titanen
- Space Magazine: Obwohl es sich um eine fremde Welt handelt, würden Titans Canyons sehr vertraut aussehen
- ESS JUICE Mission
