Titan: Karst aus Benzol und Acetylen

Exotische Welt: Forscher haben auf dem Saturnmond Titan eine überraschende Variante des irdischen Karsts entdeckt. Indizien dafür sind mehr als 100 Meter tiefe Seen, die wie eingestanzt in hohen Tafelbergen liegen. Sie wurden wahrscheinlich durch Methanregen geschaffen, der den Untergrund aus gefrorenem Benzol und Acetylen aufgelöst und ausgehöhlt hat. Ebenfalls verblüffend: Drei große Titanseen sind in wenigen Jahren komplett verschwunden.

Der Saturnmond Titan ist vielen Aspekten überraschend erdähnlich: Seine Oberfläche zeigt Vulkane, Inseln, Canyons und Seen und in seiner Atmosphäre toben Stürme und ziehen Wolken. Doch statt Wasserdampf und Wasser zirkulieren auf dem eiskalten Saturnmond Kohlenwasserstoffe wie Ethan und Methan – mal als Flüssigkeit und mal als Eis oder Gas. Die Prozesse, die diesen exotischen Kreislauf prägen, und auch viele Eigenheiten der titanischen Gewässer sind jedoch erst in Teilen geklärt.

Zweigeteilte Landachaft: Im Osten dominieren wenige große Maare (unten), im Westen liegen dagegen viele kleinere Seen. © NASA / JPL-Caltech / Agenzia Spaziale Italiana / USGS

Rätsel um „gestanzte“ Seen

„Jedes Mal, wenn wir auf dem Titan eine Entdeckung machen, wird der Saturnmond nur noch geheimnisvoller“, sagt Erstautor Marco Mastrogiuseppe vom California Institute of Technology in Pasadena. Dies gilt unter anderem für die merkwürdige Verteilung der Seen auf der Nordhalbkugel des Saturnmondes – denn in Bezug auf Form und Größe dieser Gewässer erscheint der Mond fast zweigeteilt:

In der Osthälfte liegen einige ausgedehnte Seeflächen, fast schon Meere, mit flachen Ufern und mehreren Inseln. Vom Nordpol aus westlich gibt es dagegen hunderte kleinere Seen. Bereits 2018 enthüllten Radardaten, dass diese Seen auffallend steile Ufer besitzen und wie ausgestanzt in der Landschaft liegen. Um mehr über die Topografie der verschiedenen Seentypen zu erfahren, haben Mastrogiuseppe und sein Team Radardaten ausgewertet, die die NASA-Raumsonde Cassini bei ihrem letzten Vorbeiflug am Saturnmond im April 2017 erstellt hatte.

Tafelberge mit tiefen Löchern

Das überraschende Ergebnis: Die kleinen Seen des Titan liegen nicht etwa auf Meereshöhe, sondern auf hunderte Meter hohen Tafelbergen. Wie dunkle Augen thronen diese Methanseen auf diesen Hochplateaus. Das aber bedeutet, dass diese Seen nicht von Zuflüssen gespeist werden können, wie die Forscher erklären. Stattdessen müssen diese Gewässer ihr flüssiges Methan aus dem Regen erhalten – ähnlich wie viele isolierte Kraterseen auf der Erde.

Erstaunlich auch: Diese Hochseen des Titan sind keineswegs flach und oberflächlich, sondern reichen tief in den Untergrund hinein. Einige dieser Seen sind mehr als hundert Meter tief und besitzen fast senkrecht abfallende Wände, wie die Radardaten enthüllen. Damit ähneln sie irdischen Karstseen wie den Cenoten auf Yucatan oder dem Roten See in Kroatien. Diese Seen sind entstanden, weil Regenwasser im Laufe der Zeit den Kalkstein des Untergrunds ausgehöhlt hat.

Karst aus Benzol und Acetylen

Doch auf dem Titan gibt es kein Regenwasser und auch keinen Kalkstein. Was hat dann diese merkwürdig tiefen Stanzlöcher in die Tafelberge gegraben? Die Forscher vermuten, dass auch der Saturnmond eine Art Karst besitzen könnte – nur statt aus anorganischen Mineralien aus gefrorenen Kohlenstoffverbindungen. „Ein Großteil der Titanoberfläche scheint reich an organischen Materialien zu sein – und diese sind durch flüssiges Ethan oder Methan löslich“, erklären sie.

„Vor allem Benzol und Acetylen sind in flüssigem Ethan bei minus 180 Grad ähnlich löslich wie calciumbasierte Mineralien in irdischem Wasser“, sagen Mastrogiuseppe und sein Team. Damit könnte der Regen auf dem Titan durchaus ausreichen, um im Laufe von zehn bis hundert Millionen Jahren solche mehr als hundert Meter tiefen Löcher in den Untergrund zu lösen. Die neuen Beobachtungen bestätigen damit frühere Vermutungen zur Existenz solcher Kohlenwasserstoff-Karste auf dem Saturnmond.

Die Phantomseen des Titan

Und noch eine Überraschung lieferten die Daten der Raumsonde Cassini: Als die Sonde im Jahr 2013 ein Gebiet mit einigen schon zuvor gesichteten größeren Seen überflog, waren diese plötzlich verschwunden. „Diese Phantomseen erscheinen in den Radardaten von 2006 flüssigkeitsgefüllt und gewässerähnlich“, berichten Shannon MacKenzie von der Johns Hopkins University und ihr Team in einem zweiten Fachartikel.

Doch bei Messungen mit einem Infrarotspektrometer im Winter 2013 waren diese Seen nicht mehr sichtbar. „Die Phantomseen streuen die Strahlung genauso wie die umliegende Landoberfläche“, berichten die Forscher. „Es kann sich daher nicht um offene Flüssigkeitsflächen handeln.“ Was aber dann? Die Wissenschaftler vermuten, dass diese Seen im Gegensatz zu den tiefen Karstseen eher flachen Tümpeln ähneln. Deshalb kann ihr Methan leicht verdunsten oder im porösen Untergrund versickern.

Damit scheint klar: Die Methan- und Ethanseen des Titan sind deutlich vielfältiger als bisher gedacht. Auch in dieser Hinsicht scheint der Saturnmond wieder einmal überraschend erdähnlich. Zwar nutzt er andere Materialien für seine Landschaftsformen und Prozesse, das Grundprinzip aber ähnelt verblüffend dem der irdischen Geologie. (Nature Astronomy, 2019; doi: 10.1038/s41550-019-0714-2; doi: 10.1038/s41550-018-0687-6)

Quelle: NASA/ JPL