Der Saturnmond Titan ist rund zehnmal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde. Trotz dieser großen Distanz übt die Sonne einen signifikanten Einfluss auf die obere Atmosphäre des Trabanten aus, wie eine Forschergruppe um Niklas J. T. Edberg vom Schwedischen Institut für Weltraumphysik in Uppsala herausfand. Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Elektronendichte in der Ionosphäre, dem äußersten Bereich der Atmosphäre, direkt vom elfjährigen Zyklus der Sonnenaktivität abhängt.

Für ihre Untersuchungen verwendeten die Forscher um Edberg Messdaten der Saturnsonde Cassini, die den Ringplaneten seit Juli 2004 umrundet. Sie stammen von einem Langmuir-Detektor, mit dem sich die Dichten, Temperaturen und Geschwindigkeiten von geladenen Partikeln im Umfeld des Saturn registrieren lassen. Die Physiker stellten fest, dass die Elektronendichte in der Titanionosphäre immer dann besonders hoch war, wenn die Sonne mehr energiereiche Ultraviolett- und Röntgenstrahlung freisetzte. Dies ist dann der Fall, wenn unser Tagesgestirn in eine aktive Phase während des elfjährigen Sonnenfleckenzyklus eintritt, wie es derzeit der Fall ist.

Die energiereiche solare Strahlung ionisiert Moleküle in den oberen Schichten der Titanatmosphäre und setzt dabei auch Elektronen frei, die dann an Bord von Cassini beobachtet werden. Die Forscher verwendeten die Messdaten von 72 engen Titan-Vorbeiflügen der Cassini-Sonde im Zeitraum von 2004 bis 2012 und verglichen diese mit der Sonnenaktivität. In den Jahren 2004 bis 2010 konnten Edberg und seine Koautoren keine signifikanten Änderungen feststellen. Zu dieser Zeit zeigte die Sonne auch nur eine schwache Fleckenaktivität und setzte nur geringe Mengen an energiereicher Strahlung frei.

Nach dem Jahr 2010 wurde unser Tagesgestirn jedoch wesentlich aktiver und die Daten von sechs Titan-Vorbeiflügen im Zeitraum von Mai bis November 2012 belegen einen markanten Anstieg der Elektronendichte um 15 bis 30 Prozent. Dieses Resultat passt gut zur beobachteten Sonnenaktivität und dem dadurch erhöhten Strahlungsausstoß. Dabei wurde berücksichtigt, dass sich Saturn mit seinen Monden in den neun Jahren seit Beginn der Messungen auf seiner elliptischen Umlaufbahn um mehr als 100 Millionen Kilometer von unserem Tagesgestirn entfernt hat. Obwohl Titan weniger solare Strahlung erreicht, ist die absolute Strahlungsdichte höher, und es werden somit mehr Moleküle in der Titanatmosphäre ionisiert. Ähnliche Mechanismen lassen sich auch in der Erdatmosphäre beobachten. Sie sind von besonderem Interesse für die Klimaforscher, die herausfinden möchten, ob die Aktivitätszyklen der Sonne unser Klimageschehen beeinflussen.