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TITAN
Kalte und giftige Wolke über dem Südpol
von Stefan Deiters
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6. Oktober 2014

Auf der Südhalbkugel des Saturnmonds Titan beginnt langsam der Winter. Daten der Sonde Cassini deuten darauf hin, dass sich die Atmosphäre des Mondes hier bereits dramatisch abgekühlt hat. Über dem Pol ist eine gewaltige Wolke in großer Höhe entstanden, in der Wissenschaftler jetzt sogar gefrorene Blausäure-Partikel nachgewiesen haben.

Titan

Blick auf den Saturnmond Titan und den Wirbel über dem Südpol. Bild: NASA / JPL-Caltech / ASI / University of Arizona / SSI / Leiden Observatory and SRON  [Großansicht]

"Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass die Atmosphäre auf der Südhalbkugel des Titan sehr viel schneller abkühlt, als wir das erwartet hatten", meint Remco de Kok von der Sternwarte im niederländischen Leiden und dem SRON Netherlands Institute for Space Research. Der Saturnmond Titan ist der einzige Mond im Sonnensystem, der in eine dichte Atmosphäre gehüllt ist.

Die Sonde Cassini, die bereits über zehn Jahre im Saturnsystem unterwegs ist, versucht die Änderungen auf Titan zu erfassen, die sich mit dem Wechsel der Jahreszeiten einstellen. Diese dauern auf dem Saturnmond deutlich länger als auf der Erde: Herbstanfang war auf der Südhalbkugel des Titan im August 2009, Winteranfang wird im Mai 2017 sein.

Im Mai 2012, also mitten im Herbst, hatte Cassini über dem Südpol des Mondes Hinweise auf die Entstehung einer gewaltigen Wolke über dem Südpol entdeckt. Der polare Wirbel hat einen Durchmesser von mehreren Hundert Kilometern und scheint direkt mit dem Wechsel der Jahreszeiten in Verbindung zu stehen.

Was die Wissenschaftler am meisten verblüffte, war die Höhe, in der sich die Wolke gebildet hatte, nämlich rund 300 Kilometer über der Titanoberfläche. Hier sollte es eigentlich zu warm für die Entstehung solcher Wolken sein. "Wir haben wirklich nicht erwartet, eine so gewaltige Wolke in dieser Höhe zu sehen", so Kok.

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Um hinter das Geheimnis der Wolke zu kommen, durchforsteten die Wissenschaftler weitere Cassini-Daten und stießen in einem Spektrum der Region, das mit dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) an Bord der Sonde aufgenommen wurde, auf einen entscheidenden Hinweis. "Das Licht, dass von dem polaren Wirbel kam, zeigte bemerkenswerte Unterschiede zu den anderen Bereichen der Titanatmosphäre", so Kok. "Wir konnten deutlich die Signatur von gefrorenen HCN-Molekülen erkennen."

HCN, das auch als Cyanwasserstoff oder Blausäure bekannt ist, kommt als Gas in geringen Mengen in der stickstoffreichen Titanatmosphäre vor. Die Entdeckung von gefrorenen Molekülen war allerdings eine Überraschung, weil Cyanwasserstoff erst bei Temperaturen von unter minus 148 Grad Celsius fest wird. Dies ist jedoch rund 100 Grad Celsius kälter, als die Temperatur, die theoretische Modelle für die obere Atmosphäre des Titan vorhersagen.

Um sicherzustellen, dass so tiefe Temperaturen hier wirklich möglich sind, überprüfte das Team die Daten mithilfe von Beobachtungen des Composite Infrared Spectrometer (CIRS), mit dem sich die Temperatur in unterschiedlichen Höhen der Atmosphäre ermitteln lässt. Die Messungen zeigten, dass sich die südliche Hemisphäre des Mondes tatsächlich dramatisch abgekühlt hat, so dass die Temperaturen ausreichend niedrig sind, um die Entstehung einer solchen giftigen Wolke zu erlauben.

Offenbar sind durch die veränderte Zirkulation in der Atmosphäre seit Beginn des Herbstes im Jahr 2009 große Mengen an Gas Richtung Südpol gelenkt worden, so dass sich das Cyanwasserstoffgas hier ansammeln konnte. Dessen Moleküle leuchteten hell im Infraroten und sorgten für eine Abkühlung der umgebenden Luft. Zudem fällt durch den jahreszeitlichen Wechsel immer weniger Sonnenlicht auf die Südhalbkugel des Titan.

"Diese faszinierenden Ergebnisse von einem Objekt, auf dem die Jahreszeiten nicht in Monaten, sondern in Jahren gemessen werden, sind ein weiteres Beispiel dafür, wie wertvoll die Langlebigkeit von Cassini und der Instrumente der Sonde ist", so Earl Maize, der Cassini-Projektmanager am Jet Propolsion Laboratory der NASA. "Wir sind schon gespannt auf die weiteren Entdeckungen, wenn wir uns der Sonnenwende im Saturnsystem im Jahr 2017 nähern."

Über die neuen Resultate berichteten die Wissenschaftler in der vergangenen Woche in der Wissenschaftszeitschrift Nature.

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siehe auch
Titan: Eiswolke als Zeichen des Herbstes - 15. April 2013
Cassini: Der Wechsel der Jahreszeiten auf Titan - 13. Juli 2012
Cassini: Blick auf die Dünen von Titan - 14. Januar 2012
Titan: Computermodell erklärt Wetterphänomene - 5. Januar 2012
Links im WWW
Cassini, Seite der NASA
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