Titan im Nebel

Als Voyager 1 vor mehr als 30 Jahren auf Titan eintraf, konnte man durch den Nebel nichts sehen. Doch nach zahlreichen Cassini-Vorbeiflügen und numerische Simulationen auf der Erde haben die an dem Projekt "Deposition of energy and photochemistry for the generation of Titan's haze" (DEPTH) arbeitenden Wissenschaftler schon viel über die Atmosphäre dieses fernen Mondes hinzugelernt.

Von den verschiedenen Instrumenten an Bord von Cassini vorgenommene Messungen ergaben, dass es auf Titan, wie man schon vermutet hatte, die Grundzutaten für das Leben gibt. Wie die Erdatmosphäre auch, besteht der Titannebel weitgehend aus molekularem Stickstoff, aber er ist gleichermaßen mit Aerosolen beladen, deren wesentlicher Bestandteil organische Verbindungen sind.

Auf der Titanoberfläche fehlt die erforderliche Energie, die erforderlich ist, um Stickstoff, Methan und Kohlenmonoxid in der Atmosphäre aufzubrechen und sie in komplexeren Molekülen neu anzuordnen. Andererseits sind die oberen Schichten der Atmosphäre ultravioletter Strahlung und elektrisch geladenen Teilchen ausgesetzt, die von von der Sonne nach außen abfließen.

Die DEPTH-Forscher mischten die in der Titanatmosphäre vorgefundenen Gase im Labor und erzeugten ein synthetisiertes Analogon des Nebels, wobei sie die in der oberen Atmosphäre abgesetzte Strahlung und Teilchenenergie simulierten. Innerhalb dieses sogenannten Tholins wurden verschiedene Moleküle formuliert und dann mit Hilfe eines Massenspektrometers analysiert.

Achtzehn Moleküle, die Aminosäuren und Nukleotidbasen ähnelten, lieferten den Beweis, dass der Dunstschleier des Titans ein Reservoir präbiotischer Moleküle sein könnte. Neben der Chemie, die biologisches Material erzeugt, reproduzierte man die Bildung von Ammoniak und Wasserstoff-Isocyanid.

Eine neue stochastische Beschreibung der chemischen Reaktionen ermöglichte die Simulation eines Teils der experimentellen Daten von Cassini. Zusätzlich verschafften Simulationen der Wirkung verschiedener Energiequellen und der Dichtegradienten in der vorherrschenden Stickstoff-Methan-Atmosphäre wertvolle Einblicke in die Photochemie der Titan-Atmosphäre.

Das durch das Projekt DEPTH bereitgestellte Wissen um die Wege der Bildung komplexer Moleküle auf Titan wird nun den Wissenschaftlern dabei helfen, die Erde und ihre Atmosphäre besser zu durchschauen. Es wird außerdem dazu beitragen, Vorhersagen für entfernte Himmelskörper wie den Pluto und den Neptunmond Triton treffen zu können, die noch nicht erforscht worden sind.