Im Brennpunkt - Titan leuchtet im Dunkeln

Saturns Mond Titan leuchtet im Dunklen — Diese Aufnahmen von der Raumsonde Cassini zeigen Saturns Mond Titan wie er im Dunklen leuchtet. Titan war zu diesem Zeitpunkt hinter Saturn, sozusagen in einer Sonnenfinsternis. Das linke Bild ist eine kalibrierte aber unbearbeitete Aufnahme von Cassinis Imaging Camera. Das rechte Bild wurde bearbeitet, um reflektiertes Licht vom Saturn auszuschließen. Und man sieht deutlich, dass Titan, obwohl er keinen "Saturnschein" erhält, dennoch Licht emittiert. Einiges Licht dürfte von der Hochatmosphäre stammen (durch die äußere gestrichelte Linie bei etwa 1000 km Höhe markiert). Aber überraschenderweise stammt das meiste davon aus tiefer gelegenen Schichten von des Mondes Atmosphäre, aus einer Höhe von etwa 300 Kilometern über der Oberfläche.

Titan leuchtet im Dunkeln

Aufnahmen mit den Kameras an Bord der Raumsonde Cassini enthüllten, dass von Titan ein sichtbares Leuchten ausgeht. Dieses Leuchten kommt nicht nur von den oberen Schichten der Titan-Atmosphäre, sondern auch - zur Überraschung der Forscher - aus tiefer gelegenen Schichten der Atmosphäre. Allerdings ist dieses Leuchten sehr schwach, etwa ein Millionstel Watt.

Erkennen konnten dies die Wissenschaftler, weil die Kameras in der Lage waren, Langzeitbelichtungen bei den Aufnahmen zu machen. Dadurch konnten sie erkennen, dass Titan im Dunkeln leuchtet. Es ist ein wenig wie eine Leuchtreklame, wo Elektronen durch elektrische Energie Neon-Atome zum leuchten anregen. Hier wird Licht emittiert, wenn geladene Teilchen auf die Stickstoff-Moleküle der Titan-Atmosphäre treffen.
Wissenschaftler studieren den Einfluss von Sonnenenergie und von geladenen Partikeln auf die Prozesse in Titans Atmosphäre, weil dabei auch komplexere organische Verbindungen entstehen können, von denen schon einige in der Atmosphäre des Mondes entdeckt worden sind.
Wissenschaftler wollen auch wissen, wie genau die chemischen Reaktionen ablaufen, durch welche die schweren Moleküle entstehen, die den dicken Dunst aus organischen Chemikalien in der Titan-Atmosphäre bilden. Dies hilft den Forschern zu verstehen, welche Art von organischer Chemie auf der frühen Erde existiert haben könnte.

Das Leuchten, als Airglow bzw. Nachthimmelslicht bekannt, entsteht, wenn Atome oder Moleküle durch ultraviolettes Sonnenlicht oder durch elektrisch geladene Partikel angeregt werden. Cassini-Forscher hatten schon auf Titan einen Airglow gesehen, der entstand, weil Stickstoff-Moleküle durch Röntgen- und UV-Strahlen von der Sonne zum Leuchten angeregt worden sind.

Im Jahr 2009 ergab sich dann die Gelegenheit, Titan im Schatten des Saturn zu beobachten und damit herauszufinden, ob der Trabant auch im Dunklen leuchtet. Dazu nutzte Cassini lange Belichtungszeiten von 560 Sekunden.
Die Wissenschaftler erwarteten, ein Leuchten in den oberen Atmosphäre-Schichten zu sehen (mindestens 700 Kilometer hoch), dass durch Kollisionen atmosphärischer Moleküle von Titan mit geladenen Partikeln aus dem Magnetfeld Saturns entsteht.
Obwohl eine extrem schwache Emission in dieser Region zu sehen war, waren die Forscher überrascht, den dunklen Mond auch im sichtbaren Bereich des Lichts leuchten zu sehen. Und dieses Leuchten stammt aus einer Höhe von nur 300 Kilometern.
Auch als die Forscher das von Saturn reflektierte Sonnenlicht abzogen, war noch immer ein Leuchten am dunklen Teil des Titan zu erkennen. Dieses Leuchten wurde aus Schichten diffundiert, die so tief liegen, dass geladene Teilchen von der Sonne dafür nicht in Frage kommen. Und auch Partikel aus dem Magnetfeld Saturns können nach Ansicht der Forscher nicht die Ursache sein.

Die Wissenschaftler vermuten, dass das Leuchten durch tiefer in die Atmosphäre eindringende kosmische Strahlung emittiert wird oder durch Licht, dass eine Art chemische Reaktion in der Atmosphäre erzeugt. Die Forscher meinen, dass diese neuen Erkenntnisse faszinierend sind und uns zeigen, dass Titan noch voller Geheimnisse ist die es noch zu ergründen gibt.

3. November 2012/SP
Verein Kuffner-Sternwarte