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Wasserreiche Mineralien-Vorkommen auf dem Mars
Als die europäische Raumsonde Huygens Weihnachten vergangenen Jahres mit einer Geschwindigkeit von knapp fünf Metern pro Sekunde auf dem Saturnmond Titan aufsetzte, der ein wenig größer als der Planet Merkur ist, traf sie einen Boden mit der Konsistenz feuchten Sandes oder Tons an. Darauf deuten zumindest die Meßdaten verschiedener Instrumente hin. Die Forscher vermuten, daß es sich bei dem Boden um eine Mischung aus Eissplittern, aus der Atmosphäre niedergerieselten Aerosolen und ein wenig Flüssigkeit - wahrscheinlich Methan - handelt. Das Reflexionsspektrum weist auf die Anwesenheit von gefrorenem schmutzigem Wasser hin.
Die Sonde ist offenbar ungefähr zehn Zentimeter tief in diesen Boden eingedrungen, nachdem sie vorher wohl einen der herumliegenden Eisbrocken gestreift hat. Diese Deutung legen jedenfalls die Beschleunigungsmessungen nahe. Gleich nach der Landung haben die Spektrometer an Bord einen sprunghaften Anstieg des vorher allenfalls minimalen Methangehalts auf ein verhältnismäßig hohes Niveau registriert, das bis zum Ende der Datenübertragung erhalten blieb. (Kurz danach wurden auch andere organische Verbindungen registriert, die man noch nicht einmal aus der Atmosphäre des Titans kannte.)
Durch die Wärme der Sonde war das Methan aus dem kalten Boden entwichen. Aus den Daten leiteten die Forscher eine relative Methan-Feuchte von etwa fünfzig Prozent ab. An der Oberfläche des Titans ist die „Luft“ also nicht knochentrocken, aber doch immerhin so trocken, daß sich kein Bodennebel bildet.
Vorstellungen nur teilweise bestätigt
Manche Vorstellungen vom Titan sind durch die Huygens-Mission bestätigt, andere dagegen widerlegt worden, wie die beteiligten Forscher jetzt in mehreren Artikeln in der Zeitschrift „Nature“ schreiben. Die Wissenschaftler sind an diesem Himmelskörper besonders interessiert, weil er das einzige Objekt im Sonnensystem ist, das wie die Erde eine von Stickstoff dominierte Atmosphäre hat. Wegen seiner großen Masse und seiner außerordentlich niedrigen Temperatur - minus 180 Grad Celsius am Boden - ist diese Atmosphäre sogar zehnmal so mächtig wie die irdische und praktisch frei von Wasserdampf.
Weil Wasser bei den niedrigen Temperaturen als Quelle für Sauerstoff entfiel, dürften auf dem Titan über Milliarden von Jahren von Wasserstoff dominierte Zustände geherrscht haben. Der Kohlenstoff ist deshalb in dieser Atmosphäre nicht in Kohlendioxyd, sondern in Methan gebunden. Aus diesem Molekül entstehen durch photochemische Reaktionen andere organische Verbindungen, die in größerer Höhe als Aerosole eine dichte Dunstschicht haben entstehen lassen. Die Forscher hatten geglaubt, daß dieser Dunst nur sechzig Kilometer weit an die Mondoberfläche heranreichen würde. Aber erst in vierzig Kilometer Höhe hatte sich der Dunst so weit aufgelöst, daß Huygens' Kameras den Boden erfassen konnten. Die Aerosole fallen als eine Art organischer Regen langsam zu Boden, wo sie möglicherweise die oberste, bis zu einem Kilometer mächtige Schicht prägen.
Schmale „Rillen“
Weil das gesamte Methan infolge der photochemischen Reaktionen innerhalb von nur zehn bis zwanzig Millionen Jahren aus der Atmosphäre verschwände, muß es eine Quelle für Nachschub geben. Eine Möglichkeit wäre, daß die Methan-Moleküle durch sogenannten Kryovulkanismus aus tieferen Regionen des Mondes an die Oberfläche gebracht werden. Schmale „Rillen“ in der Nähe des Huygens-Landeplatzes werden als Methan-Flußläufe interpretiert, die ihren Ursprung den herabrieselnden Aerosolen verdankten. So gäbe es denn auf dem Titan einen Methankreislauf, der dem irdischen Wasserkreislauf ähnelte.
Die Kryovulkanismus-These wird unterstützt durch die Spuren von Argon-40 (43 Teile pro Million), die in der Titanatmosphäre entdeckt worden sind. Argon-40 entsteht durch den Zerfall von radioaktivem Kalium-40, das auf dem Titan wie auf der Erde aus Gesteinen stammen dürfte. Auf dem Saturnmond müßten sich die Muttergesteine nach Meinung der Forscher unter dessen äußerer, gefrorener Schicht befinden.
Aufnahme von Ammoniak
Noch wesentlich geringer ist der Anteil an stabilem Argon-36 in der Titanatmosphäre, woraus sich Rückschlüsse auf die Frühzeit des Mondes ergeben, als dieser aus Planetesimalen entstand. Der Befund besagt nämlich, daß sich der Stickstoff auf dem noch unfertigen Mond in Form von Ammoniak und ähnlichen stickstoffhaltigen Molekülen angereichert hat. Das einfache Stickstoffmolekül kann von Planetesimalen nämlich nur bei Temperaturen unterhalb von minus 228 Grad Celsius aufgenommen werden.
Bei dieser Kälte wären aber auch größere Mengen an Argon-36 eingefangen worden, die noch nachzuweisen sein müßten. Die Aufnahme von Ammoniak und ähnlichen Molekülen kann dagegen auch bei höheren Temperaturen erfolgt sein, wie sie demnach bei der Entstehung des Titans geherrscht haben müssen. Während Argon-36 in der Atmosphäre nur in Spuren entdeckt worden ist, wurden andere Edelgase überhaupt nicht gefunden. Warum sie nicht da sind, ist bislang ungeklärt.
Superrotation wie die Venus
Aus dem Verlauf der Bahn, auf der sich die am Fallschirm hängende Huygens-Sonde beim Flug durch die Atmosphäre der Oberfläche des Titans näherte, haben die Forscher Rückschlüsse auf die Winde gezogen. Es bestätigte sich, daß diese in größerer Höhe stark nach Osten blasen, wobei ihre Geschwindigkeit 120 Kilometer über dem Titan einen maximalen Wert von 430 Kilometer pro Stunde erreicht. Dort rotiert die undurchsichtige Atmosphäre schneller als der Mond selbst. Eine solche Superrotation weist auch die Atmosphäre der Venus auf. Zu niedrigeren Höhen hin nimmt die Windgeschwindigkeit drastisch ab, allerdings nicht kontinuierlich. In sechzig bis hundert Kilometer Höhe sind die Winde wesentlich langsamer als erwartet, frischen dann aber wieder auf. In den untersten fünf Kilometern der Atmosphäre blasen sie mit einer geringen Geschwindigkeit von drei bis vier Kilometern pro Stunde nach Westen.
Der Abstieg von Huygens am Fallschirm, der sich in rund 155 Kilometer Höhe öffnete, hat insgesamt 2 Stunden 28 Minuten in Anspruch genommen. Nach der Landung konnte die amerikanische Raumsonde Cassini, die die Meßdaten von Huygens speicherte und später zur Erde übertrug, noch 1 Stunde 12 Minuten den Kontakt halten - bis Huygens hinter dem Horizont verschwand. Zu der Zeit war die europäische Sonde jedenfalls noch intakt. Die Forscher hatten damit gerechnet, daß Huygens die Landung allenfalls um einige wenige Minuten überdauern würde.
