CASSINI
Was passiert auf der Oberfläche von Titan?
von Stefan Deiters
astronews.com
8. Juni 2010

Zwei neue, auf Daten der Saturnsonde Cassini beruhende Untersuchungen faszinieren derzeit die Wissenschaftler: Danach verschwindet auf der Oberfläche des Titan Wasserstoff und es lässt sich dort auch erheblich weniger Acetylen nachweisen als erwartet. Grund dafür könnten komplexe chemische Reaktionen sein. Manche Forscher sehen darin aber auch einen Hinweis auf Methan-basiertes Leben.

So könnte es auf der Oberfläche von Titan aussehen. Bild: NASA / JPL

Nach Ansicht von Chris McKay, einem Astrobiologen am NASA Ames Research Center, ist der Mangel an Acetylen deswegen interessant, weil dieser Stoff quasi als Nahrung für Methan-basiertes Leben dienen könnte. McKay hatte schon 2005 über die Möglichkeit von auf Methan basierendem Leben auf Titan spekuliert. Die Daten über die Wasserstoffverteilung würden diesen Verdacht nach McKays Meinung weiter erhärten, da bei den vor fünf Jahren vorgeschlagenen Stoffwechselprozessen immer auch Wasserstoff verbraucht werden würde.

"Wir haben damals Wasserstoff vorgeschlagen, weil es sich auf Titan als Nahrung für Leben anbieten würde, genauso wie auf der Erde der Sauerstoff", so McKay. "Wenn die jetzigen Funde tatsächlich auf Leben hindeuten, wäre das eine außerordentliche Entdeckung, weil es damit eine zweite Form von Leben gibt, die sich unabhängig von Wasser-basiertem Leben auf der Erde entwickelt hat."

Auf Methan basierendes Leben ist bislang nichts weiter als Spekulation. Die Temperaturen auf Titan liegen bei etwa minus 180 Grad Celsius. Wasser kommt hier also nur als hart gefrorenes Eis vor. Wasser gilt bei vielen Wissenschaftlern als wichtige Voraussetzung für die Entwicklung von Leben, muss es aber nicht unbedingt sein. Es könnte beispielsweise durch einen Stoff ersetzt werden, der auch bei sehr niedrigen Temperaturen flüssig ist, beispielsweise durch Methan.

Nach Ansicht von Darrell Strobel, der zum Wissenschaftlerteam von Cassini gehört und an der Johns Hopkins University in Baltimore forscht, würden sich die Daten über die Wasserstoffverteilung mit exotischem Methan-basiertem Leben erklären lassen. Ein Beweis dafür wären sie jedoch nicht. Strobel beschreibt in einem Fachartikel in der Zeitschrift Icarus die Untersuchung der Wasserstoffdichte in verschiedenen Regionen der Titanatmosphäre. Die Wasserstoffmoleküle entstehen durch Sonnenlicht, das in der oberen Atmosphäre Acetylen- und Methan-Moleküle aufspaltet. Nach bisherigen Modellen sollten die Moleküle weitgehend gleichmäßig in der Atmosphäre des Saturnmondes verteilt sein.  

Strobel entdeckte allerdings eine ungleichmäßige Verteilung, die auf einen Strom von Wasserstoff Richtung Oberfläche hindeutet. Dort ist davon allerdings nichts mehr zu finden. "Das ist so, als wenn man mit einem Gartenschlauch Wasserstoff auf den Boden spritzt, das dann plötzlich verschwindet", vergleicht Strobel. "Wir haben das nicht erwartet, da molekularer Wasserstoff recht stabil und sehr leicht ist. Er sollte sich eigentlich in die äußeren Atmosphärenschichten bewegen und entweichen."

Strobel hält es für wenig wahrscheinlich, dass der Wasserstoff sich irgendwo im Untergrund von Titan sammelt. Die Kälte an der Oberfläche sorgt aber auch dafür, dass eine Rückverwandlung von Acetylen und Wasserstoff zu Methan nicht ohne weiteres möglich ist. Dafür müsste es auf der Oberfläche noch ein unbekanntes Mineral geben, das als Katalysator für diese Reaktion dienen könnten.

Die zweite Untersuchung beschäftigte sich mit der Verteilung der Kohlenwasserstoffe auf Titan. Die Wissenschaftler hatten vermutet, dass Reaktionen in der Atmosphäre für die Entstehung von Acetylen sorgen, das dann auf die Oberfläche von Titan absinkt und die Oberfläche bedeckt. Allerdings entdeckte Cassini hier kein Acetylen.

Die Spektrometer von Cassini fanden auch kein Wassereis auf der Oberfläche, dafür aber Indizien auf zahlreiche, noch nicht identifizierte organische Verbindungen. Die Forscher vermuten daher, dass diese eventuell einen Überzug über das Wassereis bilden, der auch erhalten bleibt, wenn flüssiges Methan oder Ethan über die Oberfläche des Mondes fließt.

"Die Atmosphäre von Titan produziert laufend organische Verbindungen, die so schnell auf die Oberfläche hinabregnen, dass selbst wenn Ströme von flüssigem Methan oder Ethan die Schicht aus organischem Material abwaschen, das Wassereis sofort wieder bedeckt wird", erklärt Roger Clark vom U.S. Geological Survey, der die in der Fachzeitschrift Journal of Geophysical Research veröffentlichte Studie leitete. "All das deutet darauf hin, dass Titan ein sehr dynamischer Ort ist, wo jede Menge organische Chemie abläuft."

Auch Mark Allen vom Titan-Team des Astrobiology Institute der NASA glaubt, dass für das Fehlen von Acetylen auch nicht biologische Erklärungen in Frage kommen. So könnte kosmische Strahlung oder Sonnenlicht dafür verantwortlich sein, dass sich schon in der Atmosphäre aus dem Acetylen komplexere Moleküle bilden, die dann auf der Oberfläche keinerlei Signatur von Acetylen mehr zeigen würden.

"Die konservative Herangehensweise ist, dass man zunächst einmal alle nicht-biologischen Möglichkeiten ausschließt, bevor man die biologische These ernsthaft ins Auge fasst", so Allen. "Wir werden sehr viel damit zu tun haben, nicht-biologische Erklärungen auszuschließen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass ein chemischer Prozess, ohne biologischen Einfluss, für die Ergebnisse verantwortlich ist."

Cassini wird noch viele Male am Saturnmond Titan vorüberfliegen. Die Wissenschaftler hoffen, dass dabei neue Daten gesammelt werden können, die ein wenig mehr Licht in die Vorgänge auf der Oberfläche des fernen Mondes bringen.