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Titan: Turbulente Atmosphäre, frostige Oberfläche

Foto: HO/ AFP

Saturnmond Titan Forscher enträtseln Geheimnis des UV-Schutzes

Die Atmosphäre des Saturnmondes Titan enthält Moleküle, die UV-Strahlung von der Sonne abschirmen - ganz ähnlich wie die schützende Ozonschicht der Erde. Forscher haben nun herausgefunden, wie die Bildung der Moleküle im Detail funktioniert.

Washington - Es geht turbulent zu, in der dunstigen Atmosphäre des Saturnmondes Titan. Die vor allem aus Stickstoff bestehende Gashülle wird von Stürmen durchpflügt, wie die europäische Landesonde "Huygens" im Januar 2005 eindrucksvoll zeigen konnte. Forscher haben nun herausgefunden, wie spezielle Moleküle in der Titan-Atmosphäre dabei helfen, UV-Strahlung von der Sonne zu absorbieren - ganz so, wie es die Ozonschicht der Erde tut.

Diese Moleküle, Polymere mit den Dreifachbindungen, heißen Polyine. Sie entstehen durch Teilchenkollisionen, wie die Wissenschaftler um Xibin Gu von der University of Hawaii in Manoa herausfanden. Im Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences"  beschreiben sie, wie sie die chemische Reaktion im Labor simulierten - und nebenbei auch noch eine neue Theorie zur Entstehung der Polyine entwickelten.

Die Atmosphäre des Saturnmondes enthält eine hohe Konzentration an Schwebeteilchen und umschließt ihn als orange-bräunliche Hülle. Einige dieser sogenannten Aerosole, die auch als Kondensationskeime für Wolken dienen können, absorbieren das UV-Licht der Sonne. Zu ihrer Entstehung existieren verschiedene Theorien, die sich zum Teil widersprechen.

Doch Gu und Kollegen konnten nun Klarheit schaffen: Sie schossen die Einzelbestandteile der Polyine mit Überschallgeschwindigkeit in eine mit dem Gas Deuterium (schwerer Wasserstoff) gefüllte Kammer - ein simulierter Sturm. Dabei prallten die Molekülströme aufeinander. Die Forscher untersuchten Gewicht und Geschwindigkeit der entstehenden Produkte. Dabei fanden sie heraus, dass durch Kollisionen von einzelnen Teilchen die gesuchten Polyine entstanden.

Keine Energie zum Start der Reaktion nötig

Diese chemische Reaktion findet statt, ohne dass dafür Energie benötigt wird. Das erklärt, wie sich auf Titan die Moleküle miteinander verbinden können. Wäre eine Barriere vorhanden, die durch irgendeine Form von Energie zuerst überwunden werden muss, wie es bei vielen anderen chemischen Reaktionen der Fall ist, würde das die Bildung der Polyin-Moleküle möglicherweise verhindern. Bei den Experimenten überwachten die Forscher deshalb mit sehr sensiblen Instrumenten die Veränderungen der Energieniveaus während der einzelnen Reaktionsschritte.

Die Atmosphäre des Titans ist für Forscher von großem Interesse, da auf dem Saturnmond vergleichbare Bedingungen herrschen wie auf der Erde kurz nach ihrer Entstehung. Auch die Oberfläche des Mondes sieht sehr ähnlich aus wie die unserer Erde: Bergketten, Dünen und sogar Seen aus Kohlenwasserstoffen gibt es. In einem unterirdischen Ozean könnten Wasser und Ammoniak schwappen.

Kein anderer Himmelskörper im Sonnensystem weise deutlichere Parallelen zur Erde auf - "trotz der riesigen Unterschiede bei der Temperatur und den Umweltbedingungen", sagte erst kürzlich Rosaly Lopes vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena (US-Bundesstaat Kalifornien). Auf der Oberfläche Titans ist es im Durchschnitt nämlich etwa minus 180 Grad kalt.

chs/ddp
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