Neue Analyse alter Daten der Raumsonde Cassini liefert überraschendes Ergebnis
Seit zwanzig Jahren gehen Planetenforscher davon aus, dass sich unter der Oberfläche des Saturnmonds Titan ein großer Ozean aus Wasser verbirgt. Doch damit scheinen sie sich geirrt zu haben. Ein Forschungsteam aus den USA hat jetzt alte Daten der Raumsonde Cassini neu ausgewertet. Dabei zeigte sich überraschend, dass die Messungen nicht, wie bislang angenommen, auf einen Ozean hindeuten. Stattdessen scheint es unter der Oberfläche ein viskoelastisches Gemisch aus Wasser und Eis zu geben – mit anderen Worten: Matsch. Ein solches Gemisch könne aber sogar lebensfreundlicher sein als ein Ozean, betonen die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.
Titan ist der größte Mond des Planeten Saturn. Mit einem Durchmesser von 5150 Kilometern ist er sogar größer als der Planet Merkur. Der Saturnmond ist in eine dichte Atmosphäre aus Stickstoff gehüllt, aus der bei einer Temperatur von minus 180 Grad Celsius gelegentlich Regen aus flüssigem Methan fällt. Dieser Regen speist Flüsse, die in den polaren Regionen in großen Seen münden. Titan ist damit neben der Erde der einzige Himmelskörper im Sonnensystem mit einem Flüssigkeitskreislauf auf der Oberfläche.
Die Oberfläche von Titan besteht nicht aus Gestein, sondern aus gefrorenem Wasser, also Eis, das bei den tiefen Temperatur aber so hart ist wie Gestein. Doch so kalt wie an der Oberfläche muss es im Inneren von Titan nicht sein. Die Schwerkraft des Planeten Saturn führt zu starken Gezeiten, die den Mond fortwährend verformen. Und diese Verformung setzt durch Reibung Wärme frei, die unterhalb von etwa hundert Kilometern das Eis schmelzen lassen könnten. Gibt es dort also einen Ozean aus Wasser, in dem Leben entstanden sein könnte?
Tatsächlich lieferte die Raumsonde Cassini, die von 2004 bis 2017 den Saturn umkreiste scheinbar überzeugende Beweise für die Existenz eines solchen Ozeans. Die Sonde erforschte nicht nur den Planeten, sondern auch seine Monde. Insgesamt näherte sich Cassini auf ihrer Umlaufbahn 124 Mal Titan. Zehn dieser Begegnungen dienten dabei einem ganz speziellen Zweck: der genauen Vermessung der Schwerkraft des Mondes.
Wenn die Gezeitenwirkung Saturns den Mond deformiert, dann ändert sich auch sein Schwerefeld – und das wirkt sich auf die Bahnbewegung von Cassini aus. So gelang es den Forschern, die Verformung Titans zu messen. Wie sich zeigte, verformt sich der Mond deutlich stärker, als es für einen festen Himmelskörper zu erwarten ist. Die logische Schlussfolgerung schien also zu sein, dass es zwischen der äußeren Kruste und dem Gesteinskern eine Zone aus flüssigem Wasser gibt, einen verborgenen Ozean.
Wie Flavio Petricca vom California Institute of Technology und seine Kollegen erläutern, war diese Schlussfolgerung jedoch voreilig. Nicht nur eine Flüssigkeit, auch ein „viskoelastisches“ Material könne einen ähnlichen Effekt hervorrufen, so die Forscher. „Viskoelastisch“ nennen Wissenschaftler ein Material, das teils zähflüssig, teils biegsam ist. Unter hohem Druck kann sich, wie Laborexperimente des Teams zeigen, ein Gemisch aus Wasser und Eis so verhalten.
Wie aber lässt sich von außen ein flüssiger Ozean von solchem Eismatsch unterscheiden? „Eine viskoelastische Deformation … führt zu einer zeitlichen Verzögerung zwischen der Gezeitenkraft und ihrer Wirkung“, erläutern die Forscher. Anders ausgedrückt: Wenn das Innere sich nur zäh bewegt und nicht fließt, verformt sich der Mond langsamer. Auf der Suche nach einer solchen Verzögerung haben Petricca und seine Kollegen die alten Cassini-Daten noch einmal ausgewertet.
Und das Team wurde fündig: Die stärkste Verformung von Titan ist in den Messdaten erst jeweils 15 Stunden nach der stärksten Gezeitenkraft sichtbar. Niemand habe einen so deutlichen Effekt erwartet, sagt Petricca: „Das beweist, dass das Innere von Titan anders ist, als aufgrund der früheren Analysen vermutet.“ Das von ihm und seinen Kollegen entwickelte Modell besteht hauptsächlich aus zähem Matsch, gemischt mit einem kleinen Anteil an flüssigen Wasser.
Bedeutet das nun, dass auf Titan kein Leben entstanden sein könnte? Ganz im Gegenteil, argumentieren die Forscher. Denn Leben benötigt nicht nur Wasser, sondern auch Nährstoffe. In einem globalen Ozean wären diese Nährstoffe dünn verteilt. In dem zähen Matsch dagegen könnten sich mit Wasser gefüllte Taschen mit einer hohen Konzentration an Nährstoffen bilden. „Eine solche Umgebung ähnelt dem Ökosystem im polaren Eis der Erde“, erklären die Forscher – und das sei eines der größten Ökosystem auf unserem Planeten. Dort existiert trotz hoher Salzhaltigkeit und tiefer Temperaturen eine große Vielfalt an Organismen.
In drei Jahren soll sich die Nasa-Mission Dragonfly auf den Weg zu Titan machen. Ab 2034 soll sie in der Atmosphäre fliegend den Saturnmond erforschen. Petricca und seine Kollegen hoffen, dass die Sonde endgültig Aufschluss über das Innere von Titan liefert – und vielleicht sogar eine Antwort darauf, ob es dort Leben gibt.
Bildquelle: NASA
