Der Titan: die Welt der Kohlenwasserstoffe

Der Titan ist der größte Mond des Saturns und der einzige Mond in unserem Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er eine dichte Atmosphäre hat. Er ist auch der einzige andere Ort im Universum, an dem eindeutige Beweise für seeähnliche Gebilde mit Flüssigkeit gefunden wurden. Das macht ihn zu einem der interessantesten Orte zur Erforschung der Chemie im Weltraum.

Abbildung 1: Die dichte Atmosphäre aus Organostickstoff verleiht dem Saturn seine orange Farbe. Bild mit freundlicher Genehmigung von NASA JPL-Caltech

Der Titan hat einen erdähnlichen Methankreislauf, bei dem Methanwolken Regen bilden und sogar Stürme auf der Oberfläche des Mondes erzeugen. Die Cassini-Huygens-Mission gab uns einen Einblick in die Chemie auf dem Titan. Dabei wurden ein Schleier aus Organostickstoff auf der Oberfläche und Meere aus flüssigem Kohlenwasserstoff entdeckt. Daten deuteten auch auf das mögliche Vorhandensein von Kryovulkanen hin, die kaltes flüssiges Methan oder Ammoniak ausstoßen!

Die obere Atmosphäre des Titan ist reich an Methan und Stickstoff. Bei Einwirkung von Sonnenlicht oder hochenergetischen Teilchen werden diese kleinen Moleküle in Ionen und Elektronen zerlegt. Diese geladenen Teilchen lösen eine chemische Kettenreaktion aus, die eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen und anderen organischen Molekülen erzeugt. Daten der Cassini-Huygens-Mission weisen in der Titanatmosphäre nicht nur Alkane, Alkene und Alkine nach, sondern auch komplexe polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. Dies zeugt von einer Evolution chemischer Prozesse, wenn die in den oberen Atmosphärenschichten erzeugten Verbindungen in Richtung der Titanoberfläche fallen.

Wissenschaftler glauben, dass die schwersten dieser Moleküle auf die Titanoberfläche fallen. Diese organischen Verbindungen landen schließlich im Meer, ob sie nun direkt aus der Luft, über Kohlenwasserstoffregen oder den Transport durch Flüsse dorthin gelangen. Eine neuere Studie liefert Hinweise darauf, dass die großen Meere des Titan aus reinem Methan bestehen und wahrscheinlich einen Meeresboden aus organischen Verbindungen haben. Benzol oder Nitrilverbindungen, die im Methanmeer unlöslich sind, sinken auf den Meeresboden und bilden dort einen dicken Kohlenwasserstoff-Schlamm.