Bestehen die Dünen des Titanen aus Kometenstaub?

Eine neue Theorie legt nahe, dass die majestätischen Dünenfelder des Titanen möglicherweise aus dem Weltraum stammen. Forscher waren immer davon ausgegangen, dass der Sand, aus dem Titans Dünen bestehen, lokal durch Erosion entstanden oder aus atmosphärischen Kohlenwasserstoffen kondensiert war. Doch Forscher der University of Colorado wollen wissen: Könnte es von Kometen stammen?

Als die Raumsonde Cassini in der Umlaufbahn um den Saturn ankam, hatte noch nie jemand die dichte, trübe Atmosphäre von Titan gesehen. Als es den Huygens-Lander absetzte und begann, Titan mit einem wolkendurchdringenden Radar zu untersuchen, waren die Wissenschaftler überrascht, als sie erfuhren, dass Titan ein sehr erdähnliches Aussehen hat.

Es gibt eine dicke Stickstoffatmosphäre, Regen, Flüsse, Ozeane und riesige Dünenfelder. Aber im Gegensatz zu den Dünen der Sandwüsten der Erde in Namibia und Südarabien sind die Dünen von Titan riesig und füllen riesige Felder, die mehr als ein Achtel der Oberfläche des riesigen Mondes bedecken. Diese Dünen sind etwa 100 Meter hoch, an der Basis 1 bis 2 Kilometer breit und können sich über eine Länge von Hunderten von Kilometern erstrecken.

Dünen auf der Erde bestehen aus Sand, der vom Wind verweht und zu Verwehungen aufgehäuft wird. Einzelne Sandpartikel werden vom Wind so stark angestoßen und geblasen, dass sie abprallen und sich in einem Prozess namens Saltation zerstreuen. Wenn die Partikel nicht abprallen, können sie sich auch nicht übereinander anhäufen, aber wenn der Wind sie vollständig vom Boden abheben kann, werden sie einfach weggeblasen. Die Versalzung hängt von der Größe und Masse der Sandpartikel und der Stärke des Windes ab, erfordert aber auch, dass die Partikel trocken sind, damit sie sich frei bewegen können, ohne zusammenzukleben.

Die Geologie des Titanen

Titan ist der zweitgrößte Mond im gesamten Sonnensystem und wird nur von Ganymed übertroffen, der Jupiter umkreist. Es ist Saturns größter Mond und sehr alt. Im Gegensatz zu den meisten Saturnmonden, die im Laufe der Zeit eingefangen wurden, hätte sich Titan vor Milliarden von Jahren zusammen mit Saturn gebildet.

Obwohl es so viele Gemeinsamkeiten mit der Erde gibt, ist es ein ganz anderer Ort. Es ist so kalt, dass Regen und Flüsse nicht aus Wasser, sondern aus flüssigen Kohlenwasserstoffen wie Methan bestehen. Wasser hingegen wird zu hartem Eis gefroren; Steine ​​auf Titan bestehen aus Wassereis statt aus Granit und Basalt, und Titans Äquivalent zu Lava und Magma besteht aus flüssigem Wasser und Ammoniak.

Das bedeutet, dass der Sand auf Titan nicht aus Quarzsand besteht, der aus größeren Gesteinen erodiert wurde, da diese Materialien nicht an der Oberfläche zu finden sind. Eine beliebte Theorie besagt, dass es stattdessen aus Eis hergestellt werden könnte. Wenn flüssiges Methan regnet und fließt, könnte es das Grundgestein aus Wassereis erodieren und Brocken zu einem Sand aus Eiskörnern zermahlen.

Eine alternative Idee ist, dass die Sandpartikel stattdessen aus Tholinen bestehen. Diese kommen überall in den kälteren Regionen des Sonnensystems vor, wo kalte Kohlenwasserstoffe in Kometen oder der äußeren Atmosphäre von Planeten und Monden mit ultraviolettem Licht der Sonne reagieren und komplexe Verbindungen bilden. In der trockenen Atmosphäre von Titan gebildete Tholine könnten durch statische Elektrizität zu kleinen Rußkörnern verklumpen, die sich dann auf dem Boden absetzen und sowohl Staub als auch Sand erzeugen.

Was haben Kometen damit zu tun?

A Papier Die auf der diesjährigen Lunar and Planetary Science Conference (LPSC) vorgestellte Studie legt eine neue Idee nahe: Was wäre, wenn der Sand von Kometen käme? Wie wir wissen, bestehen Kometen aus Materialien, die bei der Entstehung des Sonnensystems übrig geblieben sind. Der größte Teil des ursprünglichen Gases und Staubs, der aus einem uralten Nebel kollabierte und das Sonnensystem bildete, wäre in der Sonne gelandet, und der Großteil der Überreste bildete die Planeten. Aber dabei wäre immer noch viel Material freigeflogen, und ein Teil davon wäre nach und nach zu Staub- und Eisklumpen zusammengewachsen, die wir heute als Kometen sehen.

Wenn Kometen auf elliptische Umlaufbahnen gebracht werden und das innere Sonnensystem passieren, erwärmt sich ein Teil ihres Eises und sublimiert zu Gas, das ausströmt und dabei Staub mit sich führt. Dieser Staub ist im gesamten Sonnensystem verstreut und konzentriert sich entlang der verschiedenen Umlaufbahnen der Kometen. Einzelne Körner kollidieren oft mit der Erde, was wir als Meteore sehen, die hoch in unserer Atmosphäre brennen. Jüngste Untersuchungen in antarktischen Eisfeldern, wo es keinen Oberflächensand gibt, haben viele solcher Partikel gefunden, die den Wiedereintritt in die Atmosphäre überlebt haben.

Aber die Erde ist nicht der einzige Ort, an dem diese Körner landen können. Den Forschern zufolge gab es eine Zeit, in der sehr viele Kometen nahe am Saturn und seinen Monden vorbeizogen. Sie führten Simulationen durch, um die Entwicklung des Kuipergürtels zu untersuchen, wobei sie eine Version des Nizza-Modells verwendeten. Das Modell von Nizza, benannt nach der Stadt, in der es erstmals vorgestellt wurde, besagt, dass das Sonnensystem ursprünglich ganz anders aufgebaut war als heute. Im Laufe der Zeit wanderten die Planeten zu ihren jetzigen Standorten.

Während dieser Zeit durchquerte Neptun den Kuipergürtel und trieb viele Kometen in neue Umlaufbahnen. Viele dieser Kometen zogen nah am Saturn und seinen Monden vorbei und einige kollidierten sogar mit den Monden. Die Forscher vermuten, dass ein Großteil des Sandes, aus dem Titans Dünen bestehen, Trümmer all dieser Kometen sein könnten.

Aber ist es wahr? Diese Idee passt zwar zu dem, was wir derzeit wissen, und wird durch Computermodelle gestützt, aber das gilt auch für die anderen Theorien. Glücklicherweise hat die NASA kürzlich bestätigt, dass die Dragonfly-Mission im Juli 2028 starten wird. Dragonfly ist ein Lander, der zum Titan geschickt wird.

Aber im Gegensatz zu früheren Missionen handelt es sich bei dieser um eine fliegende Drohne mit 8 Rotoren. Wie die Rover auf dem Mars wird es in der Lage sein, sich zu allen interessanten Gebieten zu bewegen, die Wissenschaftler weiter erforschen möchten. Wenn es im Jahr 2034 ankommt, wird es Dutzende Orte auf der Titanoberfläche anfliegen und sollte die Frage ein für alle Mal klären: Sind die Dünen von Titan wirklich aus Kometenstaub gebaut?