Titan (Mound)

Dësen Artikel beschäftegt sech mat dem Saturnmound Titan. Fir aner Bedeitunge vum Wuert, kuckt wgl. Titan.

Titan
Entdeckung
Entdecker	Christiaan Huygens
Datum vun der Entdeckung	25. Mäerz 1655
Date vum Orbit
Distanz zum Saturn	1.221.830 km
Exzentrizitéit	0,0292
Ëmlafzäit	16 Deeg
Inklinatioun	0,33°
Physikalesch Daten
Duerchmiesser	5150 km
Uewerfläch	8,3×107 km2
Mass	1,345×1023 kg
Dicht	1,88 g/cm3
Gravitatioun	1,35 m/s2
Rotatiounsdauer (a sidereschen Deeg)	16 Deeg
Fluchtvitesse	2,6 km/s
Neigung vun der Achs	1,942 °
Albedo	0,21
Hellegkeet	8,4m
Uewerflächentemperatur	94 K (-179 °C)
Atmosphär	94 % Stéckstoff 6 % Methan an Argon Spuere vun organesche Verbindungen
Atmosphäreschen Drock	160 kPa

Den Titan (och Saturn VI) ass mat engem Duerchmiesser vu 5.150 Kilometer de gréisste Mound vum Planéit Saturn, woufir hien nom Gëttergeschlecht vun den Titane genannt gouf. Hien ass nom Ganymed op der Lëscht vun de Mounden an Zwergplanéiten den zweetgréissten am Sonnesystem an deen eenzegen, deen en dichte Gasmantel huet.

Den Titan gouf 1655 vum hollänneschen Astronom Christiaan Huygens entdeckt. Observatioune vun der Äerd a vum Hubble-Weltraumteleskop aus hunn d'Wëssen iwwer den Titan vergréissert, besonnesch awer d'Laanschtflich vun en ettleche Raumsonden zanter 1979 hu vill dozou bäigedroen. Déi informatiivst Biller a Moossdate stame vun der Landung vun der Cassini-Huygens Sond am Joer 2005.

Obschonn d'Uewerflächentemperatur vum Titan vill méi niddreg ass wéi déi vun eiser Äerd, gëllt hie wéinst der dichter, stéckstoffräicher Atmosphär a wéinst der Presenz vu Flëssegkeeten als äerdänlechen Himmelskierper an eisem Sonnesystem. Säi Gasmantel ass op der Uewerfläch ongeféier fënnefmol méi dicht an den Drock ongeféier 50 % méi héich wéi op der Äerd. E besteet haaptsächlech aus Stéckstoff a Kuelewaasserstoffer, souwéi aus Spuere vun aneren organesche Verbindungen. D'Uewerfläch an déi iewescht Schicht vum Mantel sinn aus Äis a Methanhydrat. Dorënner ass méiglecherweis en Äismoundozean mat flëssegem Waasser, obwuel d'Temperaturen do ënner 0 °C leien.

Fir Liewen, dat op Waasser baséiert, kreest de Saturn mat senge Mounden an enger vill ze kaler Ëmlafbunn ëm d'Sonn (baussenzeg der habitabler Zon). Do ass d'Entstoe vu Liewen zimmlech onwarscheinlech, awer Virstufe ginn net ausgeschloss. No neiste Fuerschungsresultater wier och Liewen op der Basis vu kuerzkettege flëssege Kuelewaasserstoffer (z. B. Methan) méiglech.

Physikalesch Daten

Op den Titan falen iwwer 95 % vun der ganzer Mass vun alle Saturnmounden. Déi enorm Massekonzentratioun ënner de Saturnsatellitten an engem eenzele Kierper huet zu Froen iwwer seng Genesis gefouert.

Et ass nach ongekläert, ob den Titan an enger Matièresusammlung vum Sonnenniwwel, déi de Saturn geformt hat, als native Mound entstane war, oder ob hien op enger anerer Plaz entstanen ass a spéider duerch d'Gravitatioun vum Saturn agefaange gouf a sou a seng Ëmlafbunn koum, wéi et beim Neptunmound Triton de Fall war. Déi lescht Hypothees kéint déi ongläich Masseverdeelung vun de Saturnmounden erklären.

Den Titan huet mat 1,88 g/cm³ och déi héchst Dicht vun all de grousse Saturnmounden, obschonn hien änlech wéi déi zesummegesat ass.

Ëmlafbunn

Den Titan ëmkreest de Saturn op enger mëttlerer Distanz vun 1.221.850 Kilometer (20,3 Saturnradien) a sou baussenzeg de Saturnrank, déi sech am visuellen Deel (E-Rank) bei ongeféier 480.000 Kilometer ophalen, awer bis zu engem Radius vun ongeféier 960.000 Kilometer reechen.

D'Ëmlafbunn (rout) vum Titan am Verglach zu de Bunne vun den anere gréissere Saturnmounden. Vu baussen no banne sinn d'Mounde baussenzeg vu sengem Orbit Iapetus an Hyperion; banne sinn Rhea, Dione, Tethys an Enceladus.

D'Ëmlafbunne vu senge béiden nächsten Nopeschmounde leien 242.000 Kilometer wäit baussen (Hyperion) a 695.000 Kilometer méi wäit bannen (Rhea). Ee resonanznot Ëmlafverhältnes besteet zu Hyperion, dee wärend véier Titanëmleef knapps dräimol (2,998) de Planéit ëmkreest.

Een Ëmlaf dauert 15 Deeg, 22 Stonnen an 41 Minutte bei enger mëttlerer Bunnvitess vu 5,57 km/s. D'Ëmlafbunn formt keen exakte Krees, mä weist eng Exzentrizitéit vun 0,029 op, wat fir e grousse Mound e relativ héije Wert ass. De Bunneplang vum Titan wäicht ëm 0,33° vum Saturn-Equatorplang a senge Réng of.

D'Rotatiounsachs vum Saturn ass géigeniwwer vun der Ekliptik ëm 26,73° gebéit (zum Verglach: Äerdachs 23,44°). Doduerch entstinn um Planéit an all senge Satellitten op hire jeeweilegen Nord- a Südhallefkugelen déi véier Joreszäiten, do awer fir jee 7½ Äerdjoer, well e Saturnjoer (Ëmlaf ëm d'Sonn) bal 30 Joer dauert. Den éischte Summer vum drëtte Joerdausend goung op der Südhallefkugel vum Titan am August 2009 zu Enn.

De Baryzentrum vum Saturn an dem Titan ass duerch déi 4227-fach Mass vum Planéit nëmme 290 Kilometer vum Saturn-Mëttelpunkt ewech.

Rank aus Waasserstoff ëm d'Ëmlafbunn

D'Ëmlafbunn vum Titan läit bannenzeg vun engem zirka 1 Mio. km breede Rank aus ongeluedenem Waasserstoff, an deem och nach Sauerstoff virkënnt. De Waasserstoff staamt héchstwarscheinlech aus der Titanatmosphär, wouzou 1 kg/sek. Waasserstoff néideg wier.

Rotatioun

Den Titan huet eng un den Ëmlaf gebonne Rotatioun. Dat bedeit, datt ëmmer déi selwecht Säit dem Planéit zougedréit ass, wéi dat och beim Äerdmound as an allen anere grousse Trabanten de Fall ass. Hie rotéiert sou an der gläicher Zäit a mat dem gläiche Dréisënn vu sengem Saturnëmlaf – vu West no Ost – a 15 Deeg, 22 Stonnen an 41 Minutten ëm déi eegen Achs. Um Equator entsprécht dat enger Vitess vu knapps 12 m/s. Seng Rotatiounsachs ënnerscheet sech vum Bunneplang ëm 1,942°.

Gréisst, Mass an Albedo

Mat engem mëttleren Duerchmiesser vu 5.150 Kilometer ass den Titan deen zweetgréisste Mound am Sonnesystem a läit geméiss Mass, Dicht an Duerchmiesser tëscht de Jupitermounde Ganymed a Kallisto.

Fotoe vum Saturnmound Titan, opgeholl vun der NASA-Sond Cassini

Vun der Äerd aus, huet e laang Zäit sou ausgesinn, datt den Titan ongeféier 5550 Kilometer Duerchmiesser hätt an domat méi grouss wier wéi de Ganymed. Eréischt duerch de Voyager 1 gouf 1980 den ausgepräegten an onduerchsiichtege Gasmantel ermëttelt, woufir virdrun den Duerchmiesser vum feste Kierper iwwerschat gouf. Den Titan ass ongeféier 50 % méi grouss an 80 % méi masseräich wéi eisen Äerdmound. Hien ass och méi grouss, wéi dee klengste Planéit Merkur, awer wäit manner masseräich wéi deen. D'Uewerfläch vum Titan ass sou grouss wéi déi vun de Kontinenter Europa, Asien an Afrika zesummen.

Op senger Uewerfläch herrscht eng Falvitess vun 1,35 m/s², dat heescht, d'Schwéier ass do nëmme knapps ee Siwentel vun der Äerd (9,81 m/s²). an ass domat eppes méi kleng wéi déi um Äerdmound.

Et ass méiglech datt den Titan seng Genesiswäermt nach net verluer huet an datt hien am Kär Hëtzquellen a Form vu radioaktiven Nukliden a Mineraler (beispillsweis Kalium-40), soudatt seng Temperatur mat zouhuelender Déift uklëmmt (Temperaturgradient). Warscheinlech ass de Kär vum Titan geologesch aktiv.

D'Donstschicht vum Gasmantel gëtt him eng niddreg geometresch Albedo vun 0,22; dat heescht, nëmmen 22 % vum agestraalte Sonneliicht gi reflektéiert. Déi sphäresch Albedo ass 0,21.

Opbau

De feste Kierper vum Titan setzt sech ongeféier zur Hallschent aus engem Mantel vu Waasseräis an zur anerer Hallschent aus engem Kär vun Silikatgestengs zesummen. Hien däerft änlech opgebaut si wéi d'Jupitermounde Ganymed a Kallisto souwéi den Neptunmound Triton a méiglecherweis och den Zwergplanéit Pluto. Deen eenzegen Ënnerscheed ass säi Gasmantel.

Atmosphär

Verglach vun den Atmosphäre vun der Äerd (lénks) a vum Titan (riets)

Am Sonnesystem ass den Titan ënner de Planéiten a Mounde vu senger Gréisstenklass deen eenzegen Himmelskierper mat enger dichter a wollekeräicher Atmosphär.

De katalouneschen Astronom Josep Comas i Solà hat no senge teleskopeschen Observatiounen am Joer 1908 als éischten ugeholl, datt de Mound vun engem Gasmantel ëmginn ass, well déi winzeg Titanscheif um Rand méi donkel wier, wéi am Zentrum. Den Nowäis dofir gouf awer eréischt am Joer 1944 vum US-amerikaneschen Astronom Gerard Kuiper mat spektroskopeschen Ënnersich bruecht. Dobäi gouf de Partialdrock vum Kuelewaasserstoff Methan zu 100 mbar bestëmmt.

Ënnersich duerch d'Voyager-Sonden hunn erginn, datt den atmosphäreschen Drock op der Uewerfläch vum Titans ronn 1,5 bar huet an domat ëm 50 % méi héich ass wéi dee vun der Äerduewerfläch. Ënner Beuechtung vun der gerénger Gravitatioun an Uewerflächentemperatur bedeit dëst, datt sech iwwer jiddwer Quadratmeter Titanuewerfläch déi zéngfach Gasmass wéi op der Äerd ass an hir Dicht a Buedemhéicht fënnefmol sou grouss ass.

Urspronk a Matièrenoschub

D'Stéckstoffatmosphär ass aus Ammoniak (NH₃) entstanen, deen aus dem Mound ausgegast an duerch energieräich UV-Undeeler vun der Sonnestralung ënner 260 nm (entspriechend der Bindungsenergie vu 460 kJ/mol) an Stéckstoff- a Waasserstoffatome opgespléckt gouf, déi sech direkt zu Stéckstoffmoleküllen (N₂) a Waasserstoffmoleküllen (H₂) verbannen. De schwéiere Stéckstoff war ënner dat méi liicht Ammoniak, den extreem liichte Waasserstoff war an de Weltraum verflunn; hie ka sech wéinst der niddreger Unzéiungskraaft net um Titan usammelen.

No enger neier Theorie entstoung d'Atmosphär, wou Aschléi vum Grousse Bombardement d'Uewerfläch aus Ammoniakäis zerstéiert an doraus Stéckstoff fräigesat gouf. Dorop deit déi kleng bannenzeg Differenzéierung vum Titan an d'Isotopenzesummesetzung vum Argon an der Atmosphär hin.

D'Huygens-Sond hat zudeem Mengenverhältnesser vun den Isotope vun N an C gemooss. D'Isotopenverhältnes vun ¹⁴N zu ¹⁵N leet no, datt ufanks déi fënneffach Dosis u Stéckstoff do war an dat eppes méi liicht ¹⁴N gréisstendeels an de Weltraum verflunn war. D'Mengeverhältnes vun ¹²C zu ¹³C léisst drop schléissen, datt de Methan am Gasmantel stänneg nei gebilt gëtt.

D'Titanatmosphär besteet aus villen iwwereenleienden Donschtschichten, déi sech Honnerte vu Kilometer héich erstrecken. UV-Fotoe vun der Nuetssäit vu (Cassini, 2004). D'Foto gouf nokoloréiert.

Schichtenopbau

D'Atmosphär vum Titan reecht ongeféier zéngmol méi wäit an de Weltraum eraus wéi déi vun der Äerd. D'Grenz vun der Troposphär läit an enger Héicht vun zirka 44 Kilometer. Hei gouf och den Temperaturminimum vun der Atmosphär vun −200 °C ermëttelt. Duerno klëmmt d'Temperatur nees un a läit a 500 Kilometer Héicht bei −121 °C. D'Ionosphär vum Titan ass méi komplex opgebaut wéi déi vun der Äerd. D'Haaptzon ass op enger Héicht vun 1200 Kilometer, allerdéngs mat enger weiderer Zon aus geluedene Partikel bei Kilometer 63. Dat deelt d'Titanatmosphär a souzesoen zwou Radiowellen.

Chimie vun der Atmosphär

Déi eenzeg Kierper am Sonnesystem, déi hir Atmosphär haaptsächlech aus Stéckstoff bestinn, sinn Äerd an Titan. Beim Titan sinn et 98,4 % Stéckstoff a ronn 1,6 % Argon, souwéi Methan, dat an der ieweschter Atmosphär duerch seng kleng Dicht (57 % vu Stickstoff) dominéiert. Ausserdeem gëtt et Spuee vun op d'mannst enger Dosen anerer organesche Verbindungen, ënner anerem Ethan, Propan, Ethin an Cyanwaasserstoff. Helium, Kuelendioxid a Waasser goufe fonnt, awer praktesch kee fräie Sauerstoff.

Well den Titan keen nennenswäert Magnéitfeld huet, ass seng Atmosphär besonnesch op hirem baussenzege Rand direkt dem Sonnewand ausgesat. Ausserdeem ënnerläit si der Awierkung vun der kosmescher Stralung an der Sonnenastralung, wouvu cheemesch de schonn zitéierten UV-Undeel vu Bedeitung ass. Vu sou energieräiche Matièredeelercher oder Photone getraffe Stéckstoff- a Methanmolekülle ginn a Ionen oder reaktiv Radikaler opgespléckt. Dës Brochstécker gi mat anere Moleküllen nei Bindungen an, woubäi si komplex organesch Stéckstoffverbindungen déi uewe genannt Kuelestoffverbindungen a verschidde polyzyklesch aromatesch Kuelenwaasserstoffer bilden. Op déi Aart a Weis entstinn an der ieweschter Titanatmosphär och Polyine, déi Dräifachbindungen enthalen. Déi polyzyklesch aromatesch Kuelewaasserstoffer kënnen och Stéckstoff enthalen a verklumpen zu den Aerosolen

Tholine

Bildung vun Tholinen an der ieweschter Titanatmosphär

Déi entstane schwéier Molekülle fale lues a méi déif Schichte vun der Atmosphär a maachen do den orangefaarwegen Niwwel, deen ëm de Saturnmound ass. Den Astrophysiker Carl Sagan huet fir dat Gemësch vu Verbindungen de Begrëff „Tholin“ gebraucht. Hien huet déi Uewerflächeschicht mat där vun eiser Äerd an der Urzäit verglach.

D'Huygenssond hat d'Atmosphär vum Titan ënnersicht. Mat dem Ionen-Neutral-Massespektrometer (INMS) konnt nogewise ginn, datt et am orangefaarwegen Niwwel kleng a mëttelgrouss Molekülle gëtt. Méi opschlossräich waren d'Donnéeë vum Cassini-Plasmaspektrometer (CAPS), deen eegens fir d'Ënnersich vun der Orangefierwung vun der Atmosphär matgeholl gouf a fir d'éischt eng Erklärung fir d'Entstoe vun Tholine geliwwert hat. En hat grouss, positiv an negativ geluede Ionen detektéiert. Virun allem déi negativ geluede Ione spille warscheinlech eng onerwaart Roll an der Bildung vun Tholinen aus kuelestoff- a stéckstoffhaltege Verbindungen.

Liichten an der Atmosphär

De "Cassini" konnt op enger Foto, déi 560 Sekonne beliicht war, vum Titan am Schiet vum Saturn e schwaacht Liichten an der Atmosphär feststellen. D'Liichten am ieweschten Atmosphäreberäich, 1000 km iwwer der Uewerfläch, staamt warscheinlech aus der Kollisioun vun den Atmosphäremolekülle mam Sonnewand oder mat Deelercher aus der Magnéitosphär vum Saturn. An nëmmen 300 km Héicht iwwer dem Buedem liicht d'Atmosphär méi staark. Dëst Liichte kann net sou wéi an héijere Schichten entstoen, mä nëmmen duerch kosmesch Stralung oder cheemesch Reaktioune vun den Atmosphärebestanddeeler ausgeléist ginn.

• 
  Bléck iwwer de Rand vum Titan an duerch seng Héichatmosphär op dem Saturn säi Südpol vum Cassini, 2005
• 
• 
• 
  Duerch Falschfaarwe kontrastverstäerkt Foto vun der Titanatmosphär gemaach vum Voyager 1, 1980
• 
• 
  Südpolare Wollekewierbel um Titan (Cassini 2012)
• 
  E Wollekewierbel um Südpol (Cassini 2012)
• 

Meteorologie

Temperatur- an Drockverlaf an der ënneschter Titanatmosphär mat Duerstellung vun de Schichten an Ofhängegkeet vun der Héicht

D'Temperatur op der Uewerfläch vum Titan huet an der Moyenne −179 °C (94 Kelvin). Den Temperaturënnerscheed tëscht dem Equator an de Polen ass duerch déi gläichméisseg Sonnestralung absorbéierend Atmosphär net méi grouss wéi dräi Grad. Bei dësen Temperatur- an Drockverhältnesser subliméiert Waasseräis net, soudatt nëmme kleng Spuere vu Waasser an der Atmosphär disponibel sinn.

Klima

An der ieweschter Atmosphär féieren d'Methandeeler zu engem Zäreneffekt, soudatt et do ouni dëse Gas vill méi kal wier.

Och den orangen Niwwel huet op déi ënner him leiend Deeler vun der Atmosphär klimatesch Auswierkungen, déi awer ënnerschiddlech gedeit ginn (Paradoxon vun der schwaacher jonker Sonn). Sou gëtt a Bezuch op déi fest Uewerfläch, am Géigesaz zu der Äerd, vun engem Anti-Zäreneffekt geschwat.

Wandsystemer a Superrotatioun

An der ieweschter Troposphär rotéiert d'Atmosphär vum Titan méi séier vun Ost no West wéi de Mound selwer. Dee Phenomeen gëtt „Superrotatioun“ genannt; et ass zum Beispill geneesou op der Venus ze observéieren. Am ieweschte Beräich där bis zu 50 Kilometer héich reechenden Troposphär si staark Turbulenzen. D'Wandvitesse ass do ongeféier 30 m/s an hëlt no ënne stänneg of. Ënner siwe Kilometer ass d'Vitess vun de Gasmasse ganz kleng.

De Lander Huygens hat wärend dem Atmosphärenduerchgank d'Loftstréimunge gemooss. Eng Simulatioun op der Basis vun dëse Wanddate konnte weisen, datt dem Titan seng Atmosphär an der Stratosphär an enger eenzeger, riseger Hadley-Zell zirkuléiert. Dobäi klëmmt waarm Loft an der südlecher Hemisphär op a fält an der nërdlecher nees erof. Doduerch stréimt a groussen Héichte vun der Stratosphär d'Loft vu Süden no Norden an a klengen Héichten nees vun Nord no Süd zeréck. Am Géigesaz zu der Äerd, där hir Hadley-Zell an d'innertropesch Konvergenzzon wéinst den Ozeane op dat Gebitt tëscht de Wendekreesser begrenzt ass, erstreckt sech d'Aflossgebitt beim Titan vu Pol zu Pol. Ongeféier all 15 Joer (inklusiv enger dräijäreger Iwwergankszäit), also zweemal jee Saturnjoer, kéiert dës Zell hir Wandrichtung ëm. Sou eng Hadley-Zellass nëmmen op engem lues rotéierendem Kierper wéi dem Titan méiglech.

Wolleken

Risege Wollekewierbel iwwer dem Nordpol (Cassini 2006)

An der Atmosphär si Muster vu Wolleken ze erkennen, déi haaptsächlech aus Methan, awer och aus Ethan an anere Kuelewaasserstoffen zesummegesat sinn an op d'Uewerfläch ofreenen.

Enn 2006 gouf vum Cassini e risege Wollekewierbel entdeckt, dee mat engem Duerchmiesser vu ronn 2400 Kilometer e Groussdeel vun der Nordpolregioun iwwerdeckt. Eng Wollek gouf zwar erwaart, awer keen Objet vun dëser Gréisst a Struktur gouf observéiert. Wéi d'Sond zwou Woche méi spéit nees laanscht den Titan koum, konnt de Wierbel nees observéiert ginn. No de Modeller vun de Fuerscher geschitt säin Opbau no engem Zyklus, deen engem Saturnjoer entsprécht, wéi et och bei der Hadley-Zell de Fall ass.

Mëtt 2012 huet de Cassini en neie Wollekewierbel iwwer dem Südpol vum Titan, zirka. 300 km iwwer der Uewerfläch, observéiert. Et gëtt ugeholl, datt seng Bildung mam Ufank vum Summer um Titan senger Südhallefkugel zesummenhänkt.

Fest Uewerfläch

Wéinst der donschträicher Atmosphär konnt ee bei fréieren Observatiounen am visuelle Liicht a bei Voyagermissiounen keng Eenzelheeten op der Uewerfläch vum Titan erkennen.

D'Uewflächekaart vu béide Pole, aus Donnéeën vum Cassini Imaging Science Subsystems zesummegestallt (Januar 2009)

Déi op den éischte Radarbiller visuell global a regional Uewerflächecharakteristike goufen, no éischte Beuerteelunge vun den NASA-Wëssenschaftler, fir tektonesch Strukture wéi Grief a Kuuschtestéierunge gehalen, wat fir eng stänneg bedeitend geologesch Aktivitéit vum Himmelskierper schwätze géif.

D'Uewerfläh ass allgemeng zimmlech flaach. Héichtenënnerscheeder vu méi wéi 150 m a biergänlech Géigende si ganz rar. Sou fält eng hell Regioun 4500 Kilometer laanscht den Equator, mat dem Numm Xanadu, besonnesch op. NASA- an ESA-Fuerscher deite si, no hiren Observatioun, als eng Landschaft mat iwwerraschend äerdähnlwchem Bild. Xanadu, dat flächeméisseg eppes méi grouss ass wéi Australien, gëtt vu bis zu 2000 m héije Biergrécker duerchzunn. No Radardonnéeë bestinn dës aus porösem Waasseräis, dat vun do méiglechem Methanreen duerch Auswäsche geformt gouf. Doduerch kéinten Höhlesystemer entstane sinn.

Am Géigesaz zu der Plackentektonik op der Äerd entstoungen d'Bierger um Titan no aller Warscheinlechkeet duech Schrumpfung vum Mound. Och hei entstoungen d'Gebiergszich eendeiteg duerch Opfalung a Verkierzung vun der Kuuscht. E Fuerscherteam ëm de Giuseppe Mitri um Caltech koum duerch Computersimulatioune zum Schluss, datt den Titan zanter senger Genesis viru 4,5 Milliarde Joer kontinuéierlech geschrumpft ass. Dobäi goungen si dovun aus, datt de Kär vum Titan ni ganz waarm war an dofir eng relativ homogeen Mëschung aus Äis a Gestengs duerstellt. Déi lues Ofkillung vum Mound suergt dofir, datt d'Deeler vum ënner der Äiskuuscht leienden Ozean lues a lues gefréieren an dobäi d'Déckt vun der baussenzeger Äiskuuscht geneesou wiisst wéi de Mantel vun engem ënner dem Ozean leienden Héichdrockäis. Doduerch kënnt et zu engem Verloscht vum Ozeanvolumen an d'Uewerfläch vun der Äiskuuscht leet sech a Falen. No de Wëssenschaftler misst sech de Radius vum Mound a 4,5 Milliarde Joer ëm siwe Kilometer verklengert hunn; dat ass, beim haitege Radius vun 2575 Kilometer, ongeféier 3 Prozent.

D'Zesummesetzung vun der Uewerfläch ass komplex. D'Weltraumsond Cassini-Huygens hat Waasseräis um Titan festgestallt, dat bei den niddregen Temperaturen d'Konsistenz vu Silikatgestengs huet an deelweis vun Dëmpelen oder Séien aus flëssegem Methan bedeckt ass. Et gëtt ugeholl, datt op der Uewerfläch Kuelewaasserstoffer existéieren, déi elo nach net am Laboratoire hiergestallt konnte ginn.

De Radar vum Cassini hat op dem Titan vill manner Aschlagkrater fonnt, wéi (op gläicher Fläch bezunn) op anere Mounden a Planéiten am Sonnesystem. An der dichter Atmosphär zerplatzen a verglouse vill Objeten, soudatt d'Zuel vun den aschloenden Objete vu vireraus halbéiert ginn. Och gi frësch Aschlagkrater séier vum stännege Wand mat Partikelen zougeblosen, déi duerch Zesummelagerung vun aus der Atmosphär ausgefalene Tholine entstane sinn. Dësen Effet an de Methanreen formen d'Uewerfläch relativ séier a féieren zu enger geologesch jonker Uewerfläch.

• 
  Beschrëft Kaart vum Titan vum Oktober 2006 an Equidistanzprojektioun. Dëse Mosaik gouf aus Date vum Imaging Science Subsystem vun der Raumsond Cassini zesummegestallt.
• 
  Onbeschrëft Kaart vum Abrëll 2011.
• 
  Foto vun der Titanuewerfläch wärend der Landung vum Huygens. Et erkennt een Hiwwelen an topographesch Objeten, déi enger Küsteregioun mat Offlëssgrief gläichen, 2005.
• 
  }}Foto vum Huygens no der Landung op der Titan-Uewerfläch (nogefierft), 14. Januar 2005.}}

Dünen

Dünen op der Titan-Uewerfläch (ënnen) verglach mat Sanddünen op der Äerd (uewen)

Méiglech Séien an engem 140 Kilometer wäitem Gebitt bei 80°  N an 35° W a Falschfaarwen (Radarfoto vum Cassini, 2006))

Méi nei Cassini-Date weisen, datt an den donkelen equatoriale Gebidder, wou ufanks Kuelewaasserstoff-Ozeanen ugeholl goufen, grouss Wüstegebidder mat 150 m héijen an Honnerte vu Kilometer laange Dünen existéieren, woufir de stännege Wand um Titan verantwortlech ass. No computergestëtzte Simulatioune reecht dofir schonn eng Wandvitesse vun zwéi Kilometer pro Stonn aus. Nei Biller vun der Cassini-Sond, hunn nei Froe bruecht. Sou ass unhand vum Schiet z'erkennen, datt grouss, bis zu 300 m héich Dünen gréisstendeels duerch Westwand gebilt goufen, wougéint den Haaptwand um Equator vum Titan den Ostwand ass. E méigleche Grond wier, datt déi Dünen nëmmen an de rare Phase vun engem Equinoktium entstinn, wou dann e méigleche staarke Westwand bléist.

D'Düne bestinn aus bis zu 0,3 mm grousse Partikelen, deenen hir Zesummesetzung nach net gekläert ass. A Fro kënnt Waasseräis oder organesch Feststoffer. No enger Hypothees vum Donald Hunten un der Universitéit Arizona kéinte si aus Ethan bestoen, dat u fäin Stëbspartikel gebonnen ass. Dat géif och erklären, firwat sech hei keng Kuelewaasserstoff-Ozeane gebilt hunn.

Flësseg Kuelewaasserstoffer

Op béide Polarregiounen gesäit een op de Radarfotoe gréisser Methanséien, déi vu Flëss gespeist ginn. Ettlech radardonkel Flecken, déi als eendeitege Nowäis vu sou „Gewässer“ ugesinn ginn, goufen ronn ëm de Nordpol fonnt. An dëser Regioun war zu der Zäit vun der Cassini-Missioun Polarnuecht.

Südpol vum Titan. Riets ënne si Wolleken, lénks vun der Mëtt ass den Ontario Lacus ze gesinn; opgeholl vum VIMS (Visual and Infrared Imaging Mapping Spectrometer) vum Cassini, Dezember 2007.

Déi dräi gréisst Séien Kraken Mare, Ligeia Mare a Punga Mare ginn als „Mare“ bezeechent an hu mat Fläche bis iwwer 100.000 Quadratkilometer d'Dimensioune vu groussen ierdesche Banneséien a -mierer (am Verglach: Lake Superior 82.100 Quadratkilometer). Schonn am Ufank vun der Missioun gouf um Südpol de gréisste „Séi“ Ontario Lacus als bis elo eenzege Methanséi op der südlecher Hemisphär entdeckt an no deem mat ronn 20.000 Quadratkilometer gläich groussen Ontarioséi genannt. Fuerscher vum DLR haten den 30. Juli 2008 bekannt ginn, datt an him och Ethan nogewise gouf a méiglecherweis nach aner Alkaner drasinn.

Auswäertunge vu Radarmiessungen hunn 2009 gewisen, datt den Ontario Lacus spigelglat ausgesäit. Die Variatiounen an der Héicht haten zum Zäitpunkt vun der Miessung manner wéi 3 mm. Et gëtt ugeholl, datt den Ontario Lacus tatsächlech aus flëssege Kuelewaasserstoffer an net aus gedréchentem Bulli besteet. Et weist domat och, datt et op der Uewerfläch relativ wandstëll war. Zu de klengste Séien zielen de Feia Lacus, de Kivu Lacus, de Koitere Lacus an den Neagh Lacus.

D'Flëssegkeeten an de séiänlechen Objete si relativ duerchsiichteg, soudatt e Mënsch wann e bei sou engem Ufer géif stoen – an dat „Gewässer“ wéi an e kloren ierdesche Séi géif kucken. No Berechnunge vun der NASA iwwertrëfft d'Reserve vu flëssege Kuelewaasserstoffer um Titan dee vun der Äerd ëm dat Honnertfach. Den atmosphäresche Kreeslaf, d'Erofreenen, d'Sammelen an d'Fléisse vu Kuelewaasserstoffer huet déi äiseg Uewerfläch an iwwerraschend änlecher Weis geformt, wéi d'Waasser op der Äerd d'Silikatgestengs. Schonn op den éischte Bléck sinn aus e puer Kilometer Héicht ganz Flosssystemer z'erkennen, flëssege Methan schneit sech erosiv an d'Äisuewerfläch an a bilt en hiwwelege Relief. Op der Äerd géif dat eng (tektonesch) Hiewung vun den erodéierte Gebidder iwwer déi duerchschnëttlech Uewerflächenhéicht eraus implizéieren; dat däerft op dem Titan net anescht sinn.

Joreszäitlech Schwankungen

Vun de Fuerscher gëtt ugeholl, datt sech d'Séien haaptsächlech wärend dem 7,5 Joer dauernde Titan-Wanter formen an am Summer gréisstendeels nees ausdrëchnen. Dës Entdeckung passt gutt zu där vum risege nordpolare Wollekewierbel e puer Woche méi spéit. Béides bestätegt d'Meenung vun engem Nidderschlagkreeslaf vu Methan, änlech dem Waasserkreeslaf op der Äerd – mat Verdonschtung, Wollekeformung an erneitem Nidderschlag (Methan ass nëmmen am Temperaturberäich vun −182 °C bis −162 °C flësseg, bei héijeren Temperature gasfërmeg).

D'Séie sinn ongläichméisseg verdeelt. Nodeem bis 2009 ongeféier d'Hallschent vum Titan mam Radar ofgetaascht gouf, schéngt den Undeel vun de Séiflächen an der südlecher Hemisphär nëmmen 0,4 % ze sinn, an der nërdlecher ongeféier 10 %, also iwwer zwanzegmol méi wéi op der südlecher. Dat kënnt domat zesummenhänken, datt d'Ëmlafbunn vum Saturn ëm d'Sonn elliptesch ass an doduerch säin Ofstand zu der Sonn ëm ronn 11 % schwankt. Dofir sinn d'Summer op der südlecher Hemisphär méi kuerz a méi waarm, d'Wantere sinn awer do méi laang an och méi kal. Beim sonnenächste Punkt, dem Perihel, beweegt sech de Planéit géigeniwwer dem sonnewäiteste Punkt vu senger Ëmlafbunn, dem Aphel, méi séier ëm d'Sonn, an duerch déi kuerz Distanz gëtt och seng Wénkelvitess ëm d'Sonn nach vergréissert. Doduerch reent op der Nordhallefkugel de Methan erof, dat op der Südhallefkugel am waarme Summer verdonst. Och wa sech de Séistand pro Joer nëmmen ëm wéineg Dezimeter erof geet, féiert dat am Laf vu ville Joer dozou, datt an der südleche Hemisphär vill Séien ausdréchnen. Well sech d'Elips vun der Saturnbunn lues ëm d'Sonn dréit, däerft d'Verdeelung vun de Séiebedeckung awer all 45.000 Joer tëscht Nord- a Südhallefkugel pendelen.

No neieste Fuerschunge soll sech de Flëssegkeetsstand vum Ontario Lacus wéi an der Etosha-Paan mat der Héicht vum Spigel vun där am Buedem disponibler Flëssegkeet änneren.

Sou kënnt d'Äis op de Methanséien ausgesinn

Äisbierger?

Op der Uewerfläch vun de Séien kënnt et och Äisbierger ginn. Well Mëschungen aus festem Methan an Ethan méi schwéier si wéi flësseg Mëschungen, kann nëmmen Äis schwammen, dat Aschlëss vun op d'mannst 5 % Stéckstoff aus der Atmosphär huet, déi säi Volume vergréisseren. Wann d'Temperatur nëmme wéineg fält, zitt sech de Stéckstoff sou wäit zesummen, datt d'Äis op de Fong eroffält. Wann d'Temperatur nees klëmmt, kann och d'Grondäis zu der Séiuewerfläch eropklëmmt.

Kryovulkaner

Kryovulkan um Titan (Cassini, 2004)

Um Titan fanne sech däitlech Zeeche vu vulkanescher Aktivitéit. Och wann déi bekannte Vulkaner an hirer Form a Gréisst deenen op der Äerd gläichen, handelt et sech net ëm silikatesche Vulkanismus wéi op den äerdänleche Planéite Mars oder Venus, mä villméi ëm sougenannt Kryovulkaner, also Äisvulkaner.

Déi zéiflësseg Mass, déi bei dësem Kryovulkanismus un d'Titanuewerfläch trëtt, kënnt aus Waasser an z. B. Ammoniak oder aus Waasser mat anere kuelewaasserstoffhaltege Gemëscher bestoen, deenen hire Gefréierpunkt wäit ënner deem vu Waasser läit an déi sou kuerzzäiteg un d'Uewerfläch fléisse kéinten. Dës Gebidder mat héijeren Temperature ginn och „Hotbeds“ genannt. Et gëtt ugeholl, datt de Vulkanismus um Titan, änlech wéi op der Äerd, duerch d'Energiefräisetzung beim Zerfall vu radioaktiven Elementer am Mantel vum Titan ugedriwwe gëtt.

Mat Hëllef vun der Cassini-Sond goufe bei engem méiglechem Kryovulkan Methanemissiounen entdeckt. Et gëtt ugeholl, datt Kryovulkanismus eng bedeitend Quell fir d'Versuergung vu Methan an der Atmosphär ass.

Opbau vum Kär

Schnëttzeechnung zu der Illustratioun vum bannenzegen Opbau

Den Titan huet e grousse Kär aus Silikatgestengs, dee vun ettleche Schichten Waasseräis ëmginn ass. Déi baussenzeg Schicht vum Mantel besteet aus Äis a Methanhydrat, déi bannenzeg aus Héichdrockäis (vgl. d'Äis-Phasendiagramm). No Modellrechnunge vun 2005 kéint tëscht dëse béide Schichten en Äismoundozean aus flëssegem Waasser sinn.

Wéi bei anere Mounde vu Gasplanéiten – Jupitermound Io a Saturnmound Enceladus – kéinten hei och Gezäitenkräfte vum Mammeplanéit eng Roll bei der fir tektonesch Beweegungen noutwendeger Ophëtzung a follgende Mobiliséierung vum Moundkär spillen.

Duerch déi relativ héich Exzentrizitéit vun der Titan-Bunn an där doraus follgender Libratioun a Längt pendelt d'Gezäitedeformatioun vum Mound am Laf vu senger gebonnener Rotatioun entspriechend a kënnt mat dësem Hin an Hier zu tektonesch Verrécklungen am Zentrum vum Titan féieren.

Hypotheteschen Ozean ënner der Äiskuuscht

Radarmiessunge vun der Cassini-Sond deiten drop hin, datt ënner der Äiskuuscht en Ozean aus flëssegem Waasser existéiert. D'Déckt vun der Äiskuuscht gëtt op ongeféier 80 Kilometer geschat.

No engem Modell, dat vum Jupitermound Europa op den Titan iwwerdroe gouf, kann d'Wäermtentwécklung duerch Gezäitereiwung och ënner senger Äiskuuscht zu der Formung dëser opgeschmolzener Schicht gefouert hunn. Si misst sech mat der Cassini-Sond duerch Schwéierfeldmiessungen noweise loossen.

Am Waasser zu ongeféier 10 % enthaltenem Ammoniak géif als Gefréierschutzmëttel (kuckt Gefréierpunkterniddregung) wierken, soudatt sech trotz där an dëser Déift ze erwardender Temperatur vu −20 °C e flëssegen Ozean geformt hätt kennen – besonnesch a Verbindung mat dem héijen Drock, deen do ass.

D'Existenz vun engem Ozean an der Déift bedeit geologesch gesinn, datt déi driwwer leiend Kuuscht wiesentlich méi beweeglech ka si wéi op Himmelskierper, déi duerchgoend fest sinn, wéi beispillsweis den Äerdmound. D'Kuuschtebeweeglechkeet féiert zu den observéierten tektonesche Grousstrukturen a och zum Kryovulkanismus, woubäi ugeholl ka ginn, datt och Waasser aus dem ënnergrëndegen Ozean direkt um Äisvulkanismus bedeelegt ass, wéi et bei der Äerd mat Magma aus dem Mantel de Fall ass. Wéi op Enceladus schonn nogewise gouf, kënnen d'Kuuschtbeweegungen eleng lokal sou vill Wäermt produzéieren, datt bedeitend Deeler un Äis an de Beweegungszone verflëssegt ginn a Kryovulkanismus ausléisen.

D'Cassini-Sond hat entdeckt, datt iwwer Titanbierger d'Unzéiung méi schwaach ass wéi iwwer flaache Géigenden. D'Fuerscher huelen un, datt d'Äis ënner Bierger méi déif an den Ozean erareecht wéi ënner flaache Géigenden..

Fuerschung

Den Titan-Entdecker Christiaan Huygens op engem Bild vum Caspar Netscher (1671)

D'Observatioun an d'Fuerschung vum Titan war virum Raumzäitalter nëmmen ageschränkt méiglech. 1907 hat de spuenesche Astronom José Comas Solá bekannt ginn, datt hien um Rand vun der Titanscheif eng Verdonklung an am Zentrum zwéi wäiss, ronn Flecken observéiert hätt. D'Entdeckung vun der Atmosphär duerch de Gerard Kuiper an den 1940er Jore war déi nächst erwähnenswäert Entdeckung. Als éischt Raumsond hat schliisslech d'Pioneer 11 am Joer 1979 d'Mounde vum Saturn erreecht.

Entdeckung a Benennung

Kuckt och: Lëscht vun de Planéitenentdeckungen an hire Mounden

Den hollännesche Mathematiker, Buchautor, Physiker an Astronom Christiaan Huygens hat den Titan de 25. Mäerz 1655 entdeckt. D'Opfanne vum Saturnmound war him mat engem selwer gebautenen Teleskop gelongen. D'Lënse vum Teleskop hat hien zesumme mat sengem Brudder Constantijn jr. geschlaff. Et hat en Objektivduerchmiesser vu 57 mm a konnt 50-fach vergréisseren.

Fir d'éischt huet den Huygens dunn d'Planéite Venus, Mars, Jupiter a schliisslech de Saturn entdeckt. Do hat hien dann en hellen Himmelskierper bemierkt, deen am Laf vu 16 Deeg eemol de Saturn ëmkreest hat. No véier Ëmdréiunge war hie sech am Juni sécher, datt et sech ëm e Saturnmound handele misst. Ëm dës Zäit war d'Schréi vun de Saturnréng géigeniwwer der Äerd zimmlech kleng an d'Observatioune goufe net gestéiert. Et war déi zweet Moundentdeckung zanter der Teleskoperfindung (1608). 45 Joer no der Entdeckung vun de véier Jupitermounden.

Ronn zwee Joerhonnert blouf de Mound ouni Numm. Den Huygens selwer hat hien "Saturni Luna" (oder "Luna Saturni") genannt. Déi am Laf vun der Zäit entdeckten Trabante vun de Planéite goufen an der Reiefolleg vun hirer Bunngréisst nummeréiert; sou gouf hien ëm 1800 de sechste Saturnmound. Den Astronom John Herschel hat 1847 an der Publikatioun "Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope" virgeschloen de Saturnmound nom Titan ze nennen. Als gréisste Saturnmound krut hien dorop den Numm "Titan".

Hubble

Infraroutfoto vum Hubble-Weltraumteleskop vun der Titanuewerfläch, 1998)

Titanatmosphär opgehoéé aus enger Distanz vu 435.000 Kilometer (Voyager 1, 1980)

Nodeem iwwer 300 Joer nëmmen Observatioune vun der Aerd aus méiglech waren, konnten déi éischt graff Detailer vun der Titanuewerfläch an de 1990er Jore vum Orbitalteleskop Hubble mat Fotoen am Spektralberäich vum noen Infrarout gewonne ginn, dat d'Methanwolleken an den organesche „Smog“ duerchdréngt. Déi dorop visuell opfälleg Kontraster tëscht hellen an donkelen Gebidder vun der Uewerfläch stinn an däitlechem Géigesaz zu de Strukturen, déi vun anere Mounduewerfläche dëser Gréisst bekannt waren. Konzentresch Strukture wéi Krater an Aschlagbecken waren domat vu viran net z'erkennen. Et louch no, déi donkel Zone fir méi déif geleeën ze halen wéi déi hell, souwéi eng stofflech ënnerschiddlech Zesummesetzung vun dëser Uewerfläch unzehuelen: bei den hellen Zonen eventuell Waasseräis, wéi et op en ettleche Jupitermounden heefeg ass, a bei den donkele Beräicher méiglecherweis Silikatgestengs oder organescht Material.

Literatur

• Robert H. Brown, Jean-Pierre Lebreton, J. Hunter Waite (Hrsg.): Titan from Cassini-Huygens. Springer, Dordrecht 2009, ISBN 978-1-4020-9214-5.
• Ralph Lorenz, Jacqueline Mitton: Titan Unveiled: Saturn's Mysterious Moon Explored. Princeton Univ Pr (1. April 2008), ISBN 978-0-691-12587-9.

Kuckt och

Portal Astronomie

Um Spaweck

Commons: Titan – Biller, Videoen oder Audiodateien

• Titan am Planetary Photojournal vun der NASA
• Titan – Neueste Erkenntnisse und Nachrichten Saturnmonde.de
• Saturnmond Titan (Mathematesch-Naturwëssenschaftlech Fakultéit vun der Universitéit Köln)
• (en)Titan and the Huygens Mission. (PDF; 914 kB;) ISSI Publikatioun: Spatium, Nr. 15
• Video, Sound, Rundblick ausführliche Zusammenfassung über die Landung der Sonde Huygens auf Titan
• Keine Blitze auf Titan. astronews.com, Oublikatioun vum Institut fir Weltraumfuerschung vun der ÖAW, 12. Mee 2011, 15. Mee 2011
• Benjamin Knispel: Saturnmond Titan, Titansee verwandt mit afrikanischer Salzpfanne. sterne und weltraum.de, 20. Abrëll 2012, ofgeruff 21. Abrëll 2012, als Quell gëtt den Artikel un: "ESA: Far-off cousin of part-time African lake found on Titan. 19. Abrëll 2012"