Die NASA-Raumsonde Cassini-Huygens hat zwar ihre 20-jährige Mission zur Erforschung der Saturnumgebung auf dramatische Weise vor sieben Jahren beendet, als sie in den Gasriesen stürzte, aber sie liefert immer noch die wissenschaftlichen Güter.
Mithilfe der von Cassini gesammelten Radardaten konnten Astronomen der Cornell University neue Informationen über den flüssigen Ozean des größten Saturnmondes Titan sammeln, der aus Kohlenwasserstoffen besteht, einer Klasse organischer Chemikalien aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Zu dieser Kategorie gehören beispielsweise Chemikalien wie Methan und Ethan.
Das Team konnte die Zusammensetzung und „Rauigkeit“ des Titanmeeres analysieren, das sich in der Nähe des Nordpols der Erde befindet. Die Forscher fanden ruhige Methanmeere mit sanften Gezeitenströmungen. Dies ist nicht nur etwas, was frühere Untersuchungen der Meere des Titanen nicht aufdecken konnten, es legt auch den Grundstein für zukünftige Untersuchungen der Ozeanmonde des Sonnensystems.
Die für diese neuen Erkenntnisse verwendeten Cassini-Daten wurden mithilfe eines „ballistischen Radars“ gesammelt, bei dem die Raumsonde einen Funkstrahl auf Titan richtete, der dann zur Erde zurückreflektiert wurde.
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Dadurch wird die Oberflächenreflexion von Titan polarisiert, was Ansichten aus zwei verschiedenen Perspektiven ermöglicht. Standardradar, das das zu Cassini zurückreflektierte Signal sah, bot nur eine Perspektive.
„Der Hauptunterschied besteht darin, dass die binären Informationen ein vollständigerer Datensatz sind und sowohl auf die Zusammensetzung als auch auf die Rauheit der reflektierenden Oberfläche reagieren“, sagt Valerio Poggiali, Mitglied des Teams und Forscher am Cornell Center for Astrophysics and Planetary Wissenschaft (CCAPS). Er sagte in einer Erklärung:
Cassini startete am 15. Oktober 1997 und verbrachte sieben Jahre auf seiner Reise zum Saturnsystem. Die NASA ließ Cassini 2017 mit Saturn kollidieren, um zu verhindern, dass die Raumsonde schließlich mit einem der 146 bekannten Monde des Gasriesen kollidiert.
Die von Poggiali und Kollegen verwendeten ballistischen Radardaten wurden von Cassini während vier Vorbeiflügen am 17. Mai, 18. Juni und 24. Oktober 2014 und dann noch einmal am 14. November 2016 gesammelt. Für jeden dieser ballistischen Radardatensätze wurden Oberflächenreflexionen erfasst zu sehen, als Cassini sich Titan bei seiner größten Annäherung näherte und dann noch einmal, als er sich weiter vom Mond entfernte.
Die Forscher untersuchten Beobachtungen von drei Polarmeeren des Titanen: dem Krakenmeer, dem Ligia-Meer und dem Punga-Meer. Sie fanden heraus, dass die Zusammensetzung der Oberflächenschichten von Kohlenwasserstoffmeeren vom Standort und Breitengrad abhängt. Insbesondere Material auf der Oberfläche des südlichen Teils des Krakenmeeres reflektierte Radarsignale am effizientesten.
Die drei Meere auf Titan wirkten ruhig, als sie von der Raumsonde Cassini beobachtet wurden, die etwa 3,3 Millimeter hohe Wellen entdeckte. Wo Kohlenwasserstoffmeere auf die Küste trafen, stiegen die Wellenhöhen auf nur 5,2 Millimeter, was auf schwache Gezeitenströmungen hindeutet.
„Wir haben auch Hinweise darauf, dass die Flüsse, die die Meere speisen, reines Methan enthalten, bis sie in offene, flüssige Meere münden, die reicher an Ethan sind. Es ist wie das, was auf der Erde passiert, wenn Süßwasserflüsse in salziges Meerwasser fließen und sich damit vermischen“, sagt Bugiali hinzugefügt.
Das Team sagte, diese Entdeckung stehe im Einklang mit Atmosphärenmodellen des Saturnmondes, die vorhersagen, dass der auf Titan fallende Regen hauptsächlich aus Methan mit geringen Mengen Ethan und anderen Kohlenwasserstoffen bestehe.
Poggiali fügte hinzu, dass das Team weiterhin mit Daten arbeite, die Cassini während seiner 13-jährigen Studie zu Titan gesammelt habe. „Es gibt immer noch eine Fülle von Daten, die darauf warten, vollständig analysiert zu werden, um weitere Entdeckungen zu ermöglichen. Dies ist nur der erste Schritt“, schloss er.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Dienstag (16. Juli) in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
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