News: Raumsonde Cassini erkundet das Innere des Saturnmonds Titan
Am 31. Juli 2008 wird die Raumsonde Cassini zum ersten Mal in der verlängerten Mission den größten Saturnmond Titan passieren. Diesmal stehen weniger die Atmosphäre und die feste Oberfläche im Vordergrund, sondern das Innere des planetengroßen Monds. Die Forscher möchten klären, ob sich in etwa 100 Kilometer Tiefe unter der festen Oberfläche ein Wasserozean befindet.
© NASA, JPL (Ausschnitt)
Um das Innere des Titan zu erforschen, müssen sich die Wissenschaftler des Cassini-Programms indirekter Methoden bedienen. Diesmal dient die Raumsonde selbst als Detektor, der das Schwerefeld des Mondes erkundet. Wenige Stunden vor und nach der dichtesten Annäherung an den Mond sendet Cassini mit dem Bordsender eine Trägerwelle mit exakt bekannter Frequenz zur Erde, die dort von großen Radioteleskopen aufgefangen wird.
Das Schwerefeld von Titan sorgt beim Anflug für eine Beschleunigung der Sonde und beim Abflug für eine Verzögerung relativ zum Mond gesehen. Durch den Dopplereffekt ergibt sich daraus für die Trägerwelle eine geringe Frequenzverschiebung, die sich genau analysieren lässt. Damit kann man beispielsweise die Gesamtmasse von Titan sehr exakt bestimmen.
Aber auch die Massenverteilung innerhalb des Mondes drückt der Flugbahn von Cassini ihren Stempel auf. Partien der Titankruste mit dichterem Material sorgen durch ihre lokal etwas höhere Schwerkraft für eine sehr kleine zusätzliche, aber messbare Beschleunigung oder Verzögerung der Raumsonde. Aus vielen solcher Messungen und langwieriger Datenreduktion lassen sich dann zuverlässige Aussagen über den inneren Aufbau von Titan treffen.
Derzeit wissen wir schon, dass sich der Mond in einen Kern aus Silikatmineralen und Metallen sowie einen dicken Eismantel gliedert. In diesem Eismantel könnte sich wie die Wurst in einem Sandwich eine etwa 100 Kilometer mächtige Schicht aus flüssigem Wassereis befinden, auf der die obere starre Kruste mit 100 Kilometer Dicke schwimmt.
Auf diese Idee kamen die Forscher von Cassini, als sie Radarbilder der Titanoberfläche miteinander verglichen, die im Abstand von fast zwei Jahren entstanden. Zu ihrer Überraschung lagen manche Formationen bis zu 31 Kilometer von ihrem ursprünglichen Ort entfernt. Da aber Titan, wie der Mond der Erde, gebunden rotiert, also Saturn immer die gleiche Seite zuwendet, sollte keine Verschiebung möglich sein.
Nachdem die Forscher sichergestellt hatten, dass sie keinem Mess- oder Analysenfehler aufgesessen waren, kam als einzig sinnvolle Erklärung ein Wasserozean im Inneren des Mondes in Frage. Die obere Kruste schwimmt ohne starre Verbindung zum festen Inneren des Titan auf dem Ozean und kann so durch Windlast oder die Veränderung von Massenverteilungen an der Oberfläche vergleichsweise leicht zum Kern verdreht werden.
Beispielsweise können durch die jahreszeitlichen Veränderungen auf Titan Methanseeen verdampfen oder neu entstehen, die mit ihrer Masse die Ruhelage der Kruste verändern, so dass sie sich relativ zu Saturn gesehen verschiebt. Ein deratiges Verhalten wurde bisher nur bei Titan beobachtet. Bei diesem Vorbeiflug könnte es gelingen, die flüssige Schicht im Inneren von Titan zu bestätigen.
Die dichteste Annäherung an Titan in 1610 Kilometer Höhe findet um 10:23 Uhr MESZ statt. Dies ist die Ankunftszeit der Signale von Cassini, der Vorbeiflug nach Bordzeit erfolgte schon 87 Minuten früher. Da sich Saturn derzeit in Erdferne befindet, benötigen die Funksignale trotz Lichtgeschwindigkeit so lange zur Erde. Dies ist der 46. dichte Vobeiflug an Titan während der Gesamtmission von Cassini und der erste der verlängerten Mission, die am 1. Juli 2008 begann (wir berichteten).
TA
Das Schwerefeld von Titan sorgt beim Anflug für eine Beschleunigung der Sonde und beim Abflug für eine Verzögerung relativ zum Mond gesehen. Durch den Dopplereffekt ergibt sich daraus für die Trägerwelle eine geringe Frequenzverschiebung, die sich genau analysieren lässt. Damit kann man beispielsweise die Gesamtmasse von Titan sehr exakt bestimmen.
Aber auch die Massenverteilung innerhalb des Mondes drückt der Flugbahn von Cassini ihren Stempel auf. Partien der Titankruste mit dichterem Material sorgen durch ihre lokal etwas höhere Schwerkraft für eine sehr kleine zusätzliche, aber messbare Beschleunigung oder Verzögerung der Raumsonde. Aus vielen solcher Messungen und langwieriger Datenreduktion lassen sich dann zuverlässige Aussagen über den inneren Aufbau von Titan treffen.
Derzeit wissen wir schon, dass sich der Mond in einen Kern aus Silikatmineralen und Metallen sowie einen dicken Eismantel gliedert. In diesem Eismantel könnte sich wie die Wurst in einem Sandwich eine etwa 100 Kilometer mächtige Schicht aus flüssigem Wassereis befinden, auf der die obere starre Kruste mit 100 Kilometer Dicke schwimmt.
Auf diese Idee kamen die Forscher von Cassini, als sie Radarbilder der Titanoberfläche miteinander verglichen, die im Abstand von fast zwei Jahren entstanden. Zu ihrer Überraschung lagen manche Formationen bis zu 31 Kilometer von ihrem ursprünglichen Ort entfernt. Da aber Titan, wie der Mond der Erde, gebunden rotiert, also Saturn immer die gleiche Seite zuwendet, sollte keine Verschiebung möglich sein.
Nachdem die Forscher sichergestellt hatten, dass sie keinem Mess- oder Analysenfehler aufgesessen waren, kam als einzig sinnvolle Erklärung ein Wasserozean im Inneren des Mondes in Frage. Die obere Kruste schwimmt ohne starre Verbindung zum festen Inneren des Titan auf dem Ozean und kann so durch Windlast oder die Veränderung von Massenverteilungen an der Oberfläche vergleichsweise leicht zum Kern verdreht werden.
Beispielsweise können durch die jahreszeitlichen Veränderungen auf Titan Methanseeen verdampfen oder neu entstehen, die mit ihrer Masse die Ruhelage der Kruste verändern, so dass sie sich relativ zu Saturn gesehen verschiebt. Ein deratiges Verhalten wurde bisher nur bei Titan beobachtet. Bei diesem Vorbeiflug könnte es gelingen, die flüssige Schicht im Inneren von Titan zu bestätigen.
Die dichteste Annäherung an Titan in 1610 Kilometer Höhe findet um 10:23 Uhr MESZ statt. Dies ist die Ankunftszeit der Signale von Cassini, der Vorbeiflug nach Bordzeit erfolgte schon 87 Minuten früher. Da sich Saturn derzeit in Erdferne befindet, benötigen die Funksignale trotz Lichtgeschwindigkeit so lange zur Erde. Dies ist der 46. dichte Vobeiflug an Titan während der Gesamtmission von Cassini und der erste der verlängerten Mission, die am 1. Juli 2008 begann (wir berichteten).
TA
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