Staubstürme auf dem Titan entdeckt

Überraschend erdähnlich: Auf dem Titan gibt es gewaltige, aber sehr kurzlebige Staubstürme, wie Daten der früheren NASA-Raumsonde Cassini enthüllen. Die im Infrarotbild hell aufleuchtenden Sturmflecken erstrecken sich über mehr als 200.000 Quadratkilometer, halten aber nur wenige Stunden bis Tage an. Der eisige Saturnmond ist erst der dritte Himmelskörper nach Mars und Erde, von dem Staubstürme bekannt sind, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichten.

Titan ist eine ebenso faszinierende wie rätselhafte Welt. Denn der Saturnmond besitzt wie die Erde Vulkane, Dünen, Inseln und Canyons. Doch in seinen Seen und Flüssen fließen statt Wasser eiskaltes Ethan und Methan. Auch Regen, Stürme und Eis auf dem Titan bestehen aus Kohlenwasserstoffen.

Rätselhafte Aufhellungen

Jetzt sorgt der Titan erneut für Überraschung – mit einem Phänomen, das bisher nur auf von Mars und Erde bekannt war: Sandstürme. Entdeckt haben dies Sebastien Rodriguez von der Pariser Sorbonne und seine Kollegen quasi durch Zufall. Für ihre Studie hatten sie Daten des Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) der NASA-Raumsonde Cassini ausgewertet.

Dabei fielen den Forschern drei Aufnahmen aus der Zeit um den Jahreswechsel 2009/2010 auf, die ungewöhnlich helle Flecken in der Nähe des Titan-Äquators zeigten. „Diese intensiven, aber kurzlebigen Infrarot-Aufhellungen tauchten in Regionen auf, die normalerweise dunkel erscheinen“, berichten sie. Die Ausdehnung der drei Flecken variierte dabei zwischen 180.000 und 420.000 Quadratkilometern. Alle drei hielten mindestens elf bis 14 Stunden an, waren aber beim nächsten Überflug von Cassini nach drei Titantagen wieder verschwunden.

Infrarotansichten des Titan ohne (oben) und mit den hellen Flecken. © NASA/JPL-Caltech/ University of Arizona/

Weder Eisflächen noch Methanwolken

Das Seltsame daran: „Diese Aufhellungen unterscheiden sich in ihren spektralen Merkmalen von allen bisher bekannten Beispielen für solche Phänomene der Oberfläche oder Atmosphäre“, sagen Rodriguez und seine Kollegen. So erzeugen aktive Ausbrüche von Eisvulkanen zwar auch helle Infrarotsignaturen, diese verblassen aber nur sehr langsam im Laufe mehrerer Monate bis Jahre wieder. Und auch Aufhellungen durch gefrierenden Methanregen halten typischerweise mehrere Monate an.

Könnte es sich um Wolken aus Methantröpfchen handeln? „Von dem ausgehend, was wir bisher über die Wolkenbildung auf dem Titan wissen, sind Methanwolken in dieser Region und zu dieser Jahreszeit physikalisch unmöglich“, sagt Rodriguez. Zudem können Methanwolken gängigen Modellen nach nicht höher als 13 Kilometer hinaufreichen. Um die beobachteten Infrarot-Aufhellungen zu erzeugen, müssten sie aber mindestens 25 Kilometer hoch liegen, wie die Forscher erklären.

Diese Animation aus Cassini-Infarotaufnahmen zeigt die drei Staubstürme auf dem Titan © NASA/JPL-Caltech/ University of Arizona/ University Paris Diderot/IPGP

Aufgewirbelter Titanstaub

Was aber ist es dann? Mithilfe der Daten und geophysikalischen Modelle kamen die Wissenschaftler auf nur eine plausible Antwort: Die auffallend hellen Signaturen in den Infrarotaufnahmen müssen von aufgewirbelten festen Partikeln stammen. Dafür wiederum kommt fast nur ein Kandidat in Frage: der aus Kohlenwasserstoffen bestehende Sand der Titandünen. Dazu passe, dass alle drei Infrarotflecken direkt über einem der ausgedehnten Dünenfelder des Titan lagen, sagen die Forscher.

„Wenn wir alle Beobachtungen zusammennehmen, darunter die Orte, das Timing nahe der Tagundnachtgleiche, wo besonders starke Winde auftreten, und die spektralen Merkmale, dann ist die beste und einzige verbleibende Erklärung für die drei hellen Flecke, dass es sich um kurzlebige Staubstürme handelt“, konstatieren Rodriguez und sein Team. Diese Stürme bestehen aus feinen organischen Partikeln, kleiner als ein Sandkorn, die von den Dünenfeldern aufgewirbelt wurden.“

Damit besitzt der Saturnmond Titan ein weiteres verblüffend erdähnliches Merkmal. Neben der Erde und dem Mars ist der Titan zudem erst der dritte Himmelskörper im Sonnensystem, von dem Staubstürme bekannt sind. (Nature Geoscience, 2018; doi: 10.1038/s41561-018-0233-2)

(NASA, 26.09.2018 – NPO)