Der Saturnmond Titan gehört zu den geheimnisvollsten Himmelskörpern des Sonnensystems, besitzt er doch unter dem goldenen Dunst aus gasförmigem Stickstoff, in den er sich hüllt, einen der Erde vergleichbaren Wetterzyklus – nur nicht mit Wasser, sondern mit flüssigem Methan. Das Methan kommt als Regen vom Himmel, fließt in Flüssen die Berge hinab, bildet Seen und Meere und verdunstet aus diesen wieder in die Atmosphäre.

In einem neuen Paper im Magazin Journal of Geophysical Research zeigen Forscher nun anhand von Daten aus einem der letzten Titan-Vorbeiflüge der Cassini-Mission, wie tief das größte Meer des Titan sein müsste.

“Die Tiefe und Zusammensetzung jedes von Titans Meeren wurde bereits gemessen, mit Ausnahme von Titans größtem Meer, dem Kraken Mare – das nicht nur einen großartigen Namen hat, sondern auch etwa 80 Prozent der Oberflächenflüssigkeit des Mondes enthält”, sagt Hauptautor Valerio Poggiali, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science (CCAPS).

Die Daten für diese Entdeckung wurden bei Cassinis Vorbeiflug T104 an Titan am 21. August 2014 gesammelt. Das Radar der Raumsonde untersuchte Ligeia Mare – ein kleineres Meer in der nördlichen Polarregion des Mondes – um nach der geheimnisvoll verschwindenden und wieder auftauchenden “Zauberinsel” zu suchen.

Während Cassini mit einer Geschwindigkeit von 20.000 Kilometern pro Stunde fast 1000 Kilometer über der Titanoberfläche kreuzte, nutzte die Sonde ihren Radarhöhenmesser, um die Flüssigkeitstiefe in Kraken Mare und Moray Sinus, einem Meeresarm am nördlichen Ende des Meeres, zu messen. Die Cornell-Wissenschaftler hatten zusammen mit Ingenieuren des Jet Propulsion Laboratory der NASA herausgefunden, wie man die Bathymetrie (Tiefe) des Sees und des Meeres erkennen kann, indem man die Unterschiede in der Rücklaufzeit des Radars auf der Flüssigkeitsoberfläche und dem Meeresboden sowie die Zusammensetzung des Meeres anhand der Menge an Radarenergie, die während des Transits durch die Flüssigkeit absorbiert wird, feststellt.

Die Radarwellen wurden dabei in einem solchen Ausmaß absorbiert, dass die Flüssigkeitszusammensetzung mit 70 % Methan, 16 % Stickstoff und 14 % Ethan vereinbar ist (unter der Annahme einer idealen Durchmischung). Die Analyse der Höhendaten im Hauptkörper von Kraken Mare zeigte keine Hinweise auf Signalrückläufe vom Meeresboden, was darauf hindeutet, dass die Flüssigkeit entweder zu tief oder zu absorbierend ist, als dass Cassinis Radiowellen sie durchdringen könnten. Wenn die Flüssigkeit im Hauptkörper von Kraken Mare jedoch eine ähnliche Zusammensetzung wie im Moray Sinus hat, wie man erwarten würde, dann liegt der Boden des Kraken Mare in einer Tiefe von mehr als 100 Metern. Wahrscheinlich ist das Meer sogar bis zu 300 Meter tief.

Frühere Wissenschaftler hatten spekuliert, dass Kraken sowohl aufgrund seiner Größe als auch seiner Ausdehnung in die unteren Breiten des Mondes ethanreicher sein könnte. Die Beobachtung, dass sich die flüssige Zusammensetzung nicht wesentlich von den anderen nördlichen Meeren unterscheidet, ist eine wichtige Erkenntnis, die bei der Beurteilung von Modellen des erdähnlichen hydrologischen Systems des Titan helfen wird.

Ein Rätsel ist der Ursprung des flüssigen Methans. Das Sonnenlicht auf Titan – etwa 100-mal weniger intensiv als auf der Erde – wandelt das Methan in der Atmosphäre ständig in Ethan um; über einen Zeitraum von etwa 10 Millionen Jahren würde dieser Prozess die Vorräte an der Titanoberfläche vollständig aufbrauchen, so Poggiali.

In ferner Zukunft werde ein U-Boot – wahrscheinlich ohne mechanischen Antrieb – Kraken Mare besuchen und kreuzen, sagt Poggiali. “Dank unserer Messungen können die Wissenschaftler nun die Dichte der Flüssigkeit mit höherer Präzision ableiten und folglich das Sonar an Bord des Schiffes besser kalibrieren und die Richtungsströmungen des Meeres verstehen.”