Studie zeigt, dass Titan möglicherweise der größte „Smoothie“ im Sonnensystem ist

Die neueste Forschung der NASA zeigt, dass die innere Struktur des Saturnmondes Titan, von dem lange angenommen wurde, dass er unter seiner Eishülle einen globalen, flüssigen Ozean verbirgt, möglicherweise nicht so „ozeanisch“ ist wie bisher angenommen, sondern eher einem „kosmisch geraspelten Eis“ von beispiellosem Ausmaß ähnelt – einem halbfesten Schlamm, der aus unter hohem Druck stehendem Eis und Gestein besteht.

Die Studie basiert auf einer Neuanalyse der Daten, die die Raumsonde Cassini während ihres Vorbeiflugs an Titan im Jahr 2012 aufgenommen hat. Seit vielen Jahren glaubt die wissenschaftliche Gemeinschaft allgemein, dass viele Eismonde im äußeren Sonnensystem einen riesigen unterirdischen Ozean haben, der zwischen dicken Eisschalen und felsigen Kernen eingeschlossen ist. Seit 2008 steht auch der in eine Methanatmosphäre gehüllte Titan auf dieser Kandidatenliste für die „Ozeanwelt“. Die neuesten Modellierungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass das Innere des Titanen möglicherweise nicht mit großen Bereichen frei fließenden flüssigen Wassers gefüllt ist, sondern eher mit einer halbfesten Mischung, die einem gefrorenen Dessert ähnelt.

Das Forschungsteam nutzte das Deep Space Network (DSN) der NASA, um die Doppler-Frequenzverschiebung der Funksignale zu messen, die Cassini zurücksendete, als es Saturn umkreiste und an Titan vorbeizog. Durch die Analyse dieser Frequenzverschiebungen konnten Wissenschaftler auf die Anziehungskraft von Titan auf den Detektor schließen und außerdem den Grad der „Weichheit“ des Satelliten unter dem Einfluss der Gezeiten des Saturn bestimmen, d. h. das Ausmaß und die Geschwindigkeit seiner Formänderung mit der Anziehungskraft der Gezeiten. Frühere Analysen gingen davon aus, dass Titan fast augenblicklich auf die Gezeitenänderungen des Saturn reagieren und seine Verformung während seiner elliptischen Umlaufbahn fast gleichzeitig abschließen kann. Das Fehlen einer offensichtlichen Zeitverzögerung wird als wichtiger Beweis für die Existenz einer großflächigen flüssigen Wasserschicht im Inneren angesehen. In Verbindung mit früheren Schätzungen der Steifigkeit (Steifigkeit) und der Schlussfolgerung, dass im Inneren ausreichend Wärme gespeichert wird, wurde ein globaler unterirdischer Ozean einst zu einer gängigen Hypothese.

Neue Analysen mit komplexeren Modellen widerlegen diese Schlussfolgerung jedoch. Forscher fanden heraus, dass Titan in seiner Gezeitenreaktion nicht „mit dem Takt mithält“, sondern eine Verzögerung von etwa 15 Stunden aufweist. Dieses Phänomen entspricht weder den Eigenschaften einer typischen flüssigen Innenstruktur, noch kann es durch einen vollständig festen Innenraum erklärt werden. Es stimmt jedoch sehr gut mit einer „halbfesten“ und „schlammartigen“ inneren Umgebung überein. Neue Berechnungen deuten auf Abweichungen in früheren Erkenntnissen über die Steifheit von Titan hin, die überarbeitet wurden, um einer inneren Struktur aus einer Mischung aus Eis und Gestein mit einer insgesamt niedrigviskosen „matschigen“ Struktur besser zu entsprechen. Gleichzeitig zeigen die Daten auch, dass das Innere von Titan die Fähigkeit besitzt, Wärme effektiv vom Kern nach außen zu transportieren, wodurch lokale Bereiche wieder gefrieren und sich so eine dicke „Fels-Eis- und Schlammzone“ zwischen der harten Eisschale und dem Gesteinskern bildet.

Den neuesten Modellen zufolge ähnelt Titans sogenannter „Ozean“ eher einem Eisbrei, der aus Eis VI und VII der Hochdruckphase besteht, mit Gesteinsschutt vermischt und mit vielen Taschen warmen Wassers gefüllt ist. Sowohl Ice VI als auch Ice VII sind Wassereis, das unter großem Druck fest oder halbfest bleibt, und die Temperatur in diesen Wassertaschen kann etwa 20 Grad Celsius (68 Grad Fahrenheit) erreichen. Das Forschungsteam wies darauf hin, dass, wenn Mineralien in Gesteinen in diese kleinen „Taschen“ wandern können, die relativ warm und reich an flüssigem Wasser sind, theoretisch Bedingungen für die Entstehung primitiven mikrobiellen Lebens herrschen könnten, obwohl diese Idee noch weit von der tatsächlichen Entdeckung des Lebens entfernt ist.

Flavio Petricca, ein Postdoktorand am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, der für die entsprechende Analyse verantwortlich ist, sagte, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft nicht mit einem derart starken Energiedissipationsphänomen im Inneren des Titans gerechnet habe. Durch die weitere Reduzierung des „Rauschens“ in den Doppler-Daten konnte das Forschungsteam subtile Signalschwankungen erfassen, die zuvor verdeckt waren. Diese „kleinen Wellen“ wurden zu wichtigen „Rauchbeweisen“, die beweisen, dass sich die innere Struktur des Titanen völlig von früheren Erkenntnissen unterscheidet. Petricca erklärte, dass die niedrigviskose Gesteinseis-Aufschlämmung es Titan nicht nur ermöglicht, sich unter dem Einfluss der Gezeiten des Saturn deutlich auszubeulen und zu komprimieren, sondern auch effizient genug ist, um die innere Wärme abzuleiten, wodurch verhindert wird, dass durch großflächiges Schmelzen ein wirklich globaler flüssiger Ozean entsteht, und der Mond für lange Zeit in einem „halbgeschmolzenen“ Randzustand bleibt.

Neben ihrer wissenschaftlichen Bedeutung verleiht diese Metapher vom „größten geschabten Eis im Universum“ künftigen Entdeckungsmissionen auch eine Prise Humor. Der Artikel scherzte, dass, wenn dieses „Schlammmeer“-Modell endlich durch weitere Beobachtungen bestätigt wird, das Missionsteam, das in Zukunft zum Titan aufbricht, möglicherweise nicht nur darüber nachdenken muss, wie man sicher zwischen Hochdruckeis und Gesteinsschlamm taucht, sondern auch „nebenbei diskutieren“ muss, welcher Sirupgeschmack am besten zu diesem „Smoothie“ auf Planetenebene passen sollte. Relevante Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Nature“ veröffentlicht und ein von der NASA herausgegebenes Forschungsbriefing gab dieses neueste Ergebnis bekannt.