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Astronomie

Oberstufenzentrum Berlin

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Marco H. ©
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Titan - Saturn VI


Entfernung vom Saturn: 1.222.000 km

Größe/Durchmesser: 5.150 km

Umlaufzeit um den Saturn: 15 Tage/22 Stunden/54 Minuten


Der Saturnmond Titan ist der zweit größte Mond in unserem Sonnensystem.

Viel größer als unser Mond. Wahrscheinlich hat er deshalb auch diesen Namen bekommen.

Im Verhältnis zu allen Saturn-Monden auch der größte.


Astronomie GK_1

Lehrer: Herr

Der Titan – Wie sieht er aus ?


Am besten fange ich mit der Beschreibung der Atmosphäre des Titans an. Der Titan ist der einzige Mond, der überhaupt eine dicke Atmosphäre hat. Das ist auch der Grund warum der Titan so „glatt“ aussieht. Wobei er das eigentlich gar nicht ist, aber dazu später mehr. Er ist mir dicken orangefarbigen Wolken behangen, so ähnlich wie die Venus, nur das bei der Venus die Farbe eher ins bläuliche geht.

Die Farbe des Titan hat natürlich den Nachteil, dass man bisher nicht so genau sehen konnte, was auf seiner Oberfläche passiert. Die Raumsonde Huygens gibt darüber allerdings ein wenig mehr Aufklärung. Aber auch dazu schreibe ich später mehr.

Die Oberfläche des Titan besteht hauptsächlich aus Stickstoff. Welche Stoffe für die orange Farbe zuständig sind, ist noch nicht so ganz klar. Über der orangen Wolkenschicht schweben dünne Wolken aus Ethan oder Methan, die dem Titan einen etwas bläulichen Dunst verleihen.

Wahrscheinlich sorgen diese Wolken auch für Regen aus flüssigem Ethan, der auf der Oberfläche des Mondes für tiefe Meeres dieses flüssigen Gases sorgt.

Titans Atmosphäre reicht etwa zehnmal so weit in den Weltraum hinein wie die der Erde. Die Grenze der Troposphäre liegt in einer Höhe von circa 44 Kilometern. Hier wurde auch das Temperaturminimum der Atmosphäre von −200 °C ermittelt. Danach steigt die Temperatur wieder an und liegt in 500 Kilometern Höhe bei −121 °C.Die Ionosphäre Titans ist komplexer aufgebaut als die der Erde.

Die Hauptzone befindet sich in einer Höhe von 1200 Kilometern, allerdings mit einer weiteren Zone aus geladenen Partikeln bei Kilometer 63.Das teilt die Titanatmosphäre zu einem gewissen Maße in zwei Radiowellen zurückwerfende Kammern.


Jetzt stellt sich die Frage: Woraus besteht der Titan eigentlich? Der Titan besteht halb aus Wassereis und halb aus Gestein. Er hat einen Kern aus Gestein umringt von mehreren Schichten aus verschiedenen Eis- und Gesteinsmischungen.

Die Oberfläche des Titans ist sehr kalt, die Temperatur wird auf -180°C geschätzt. Helle und dunkle Bereiche lassen darauf schließen, dass es auf dem Titan Kontinente und Meere gibt.


Umlaufbahnen und Rotation


Der Titan umrundet den Saturn in einem mittleren Abstand von 1.22.850 km. Ein Umlauf dauert 15 Tage, 22 Stunden und 54 Minuten, bei einer mittleren Bahngeschwindigkeit von 5,57 km/s. Die Umlaufbahn bildet keinen exakten Kreis, sondern weist eine Exzentrizität von 0.029 auf.

Dieser Wert ist für einen Mond dieser Größe ein relativ hoher Wert. Die Bahnenebene vom Titan weicht um nicht einmal 0,33° von der Äquatorebene des Saturns ab. Die Rotationsachse des Saturns ist um 26,73° geneigt, dadurch entstehen auf dem Planeten, auf ihren jeweiligen Nord- und Südhalbkugeln die vier Jahreszeiten.

Welche jedoch 7 ½ Erdjahre andauern, da ein Saturnjahr fast 30 Jahre dauert.


Die Umlaufbahn vom Titan liegt innerhalb eines ca. 1 Mio. km breiten Ringes aus ungeladenem Wasserstoff, in diesem kommt noch Sauerstoff vor. Der Wasserstoff stammt höchstwahrscheinlich aus der Titanatmosphäre, wozu 1 kg/sek. Wasserstoff nötig wäre.

Am Äquator entspricht das einer Geschwindigkeit von knapp 12 m/s. Seine Rotationsachse unterscheidet sich von der Bahnebene um 1,942°.

Huygens landet auf dem Titan

Sieben Jahre lang reiste die Sonde Huygens zusammen mit der Muttersonde Cassini durch das Sonnensystem, bis sie ihr Ziel erreichte: Am 14. Januar 2005 ist das winzige Raumschiff auf dem Saturnmond Titan gelandet.

20 Tage nach ihrer Abtrennung von der Muttersonde Cassini am 25. Dezember hat Huygens nach einem Alleinflug über 4 Millionen km die äußere Atmosphäre des Titan erreicht.

Um 11.13 Uhr MEZ begann sie in etwa 1 270 km Höhe über Titan ihren Abstieg durch dessen dunstige Wolkendecke.
Innerhalb von drei Minuten musste die Sonde von 18 000 auf 1 400 km/h abbremsen. Mit Hilfe einer Reihe von Fallschirmen wurde die Geschwindigkeit auf unter 300 km/h verringert.

Die erste Meldung, dass Huygens "am Leben" war, kam vom Green-Bank-Teleskop im US-Bundesstaat West Virginia, das bereits um 11.25 Uhr MEZ ein schwaches, aber eindeutiges Funksignal von Huygens aufgefangen hatte. Radioteleskope auf der Erde registrierten dieses Signal noch lange nach Ende der erwarteten Lebensdauer der Sonde.
Faszinierende Daten


"Alle Huygens-Wissenschaftler sind begeistert. Das lange Warten hat sich gelohnt", meinte der Huygens-Missionsleiter der ESA, Dr. Jean-Pierre Lebreton im ESA-Kontrollzentrum in Darmstadt. Huygens soll vor Ort eine gründliche Analyse der Chemie der Titanatmosphäre vornehmen, die verborgene Oberfläche des Titan fotografieren und einen detaillierten "Wetterbericht" erstellen.
Was bisher bekannt ist

Außerdem ist es ziemlich neblig. Als Mensch hötte man durch den Atmosphärendruck (1,5 bar) einen ziemlichen Druck auf den Ohren. Atmen könnte man nur mit Sauerstoffmaske, aber man ist auf Titan im Vergleich zur Erde um 2/3 leichter.
Forscher nehmen an, dass es auf Titan ähnlich aussieht wie auf der Erde vor 4 Milliarden Jahren - bis auf die Kälte.

Denn wenn es Leben auf Titan gibt - was nicht ausgeschlossen werden kann - darf es definitiv nicht verfroren sein. Flüssiges Wasser gibt es nur unter der Oberfläche oder wenn mal ein Meteorit einschlägt.
Einer der Hauptgründe für die Entsendung von Huygens zum Titan ist die Möglichkeit, dass dessen stickstoff- und methanreiche Atmosphäre und seine Oberfläche chemische Eigenschaften aufweisen, die denen der Erde in ihrem frühen Stadium ähneln.


Bild 2: Raum- und Muttersonde Cassini um den Titan

Klima

In der obersten Atmosphäre führen die hohen Methananteile zu einem Treibahauseffekt, sodass es dort ohne dieses Gas erheblich kälter wäre. Auch der orangefarbene Nebel hat auf die unter ihm liegenden Atmosphären klimatische Auswirkungen. So wird in Bezug auf die feste Oberfläche, im Gegensatz zur Erde, von einem Anti-Treibhauseffekt gesprochen.

Wolken

In der Atmosphäre des Titans sind Muster von Wolken zu erkennen, die überwiegend aus Methan, aber auch aus Ethan und anderen Kohlenwasserstoffen zusammengesetzt sind und auf die Oberfläche abregnen. Ende 2006 wurde mittels Cassini ein riesiger Wolkenwirbel entdeckt, der mit einem Durchmesser von rund 2400 Kilometern einen Großteil der Nordpolregion überdeckt.

Nach den Modellen der Forscher unterliegt seine Bildung einem Zyklus, der einem Saturnjahr entspricht.

Mitte 2012 wurde von Cassini über Titans Südpol ein neuer Wolkenwirbel beobachtet Dieser befand sich ca. 300 km über der Oberfläche. Man nimmt an, dass dessen Entstehung mit dem Beginn des Sommers auf Titans Südhalbkugel zusammenhängt.Ende September 2014 ergaben Analysen von Cassinis Daten, dass sich die Atmosphäre über dem Südpol weit stärker als erwartet abgekühlt hat.

Der Wolkenwirbel befindet sich etwa 300 km über der Oberfläche des Mondes, in einer Höhe von der man bisher dachte sie wäre zu warm um Wolken bilden zu können. In dem bereits 2012 beobachteten Wolkenwirbel konnten toxische gefrorene Cyanwasserstoffpartikel(Blausäure) nachgewiesen werden, die sich erst bei Temperaturen unterhalb von -148 °C bilden können, was einer Abweichung von etwa 100 °C gegenüber dem aktuellen theoretischen Modell der oberen Atmosphäre entspricht.


Bild 3: Oberflächenkarte der beiden Pole des Titans. Aufgenommen erstellt aus den Daten von Cassini. (Januar 2009)


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