Astrobiologie und Titan

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1 Astrobiologie und Titan SE Astrobiology Astronomical aspects of the origin of life WS 2012/2013 Neidhart Tanja

2 Inhalt Daten und Fakten Aufbau des Mondes Kern Atmosphäre Oberflächenstruktur Bisherige Missionen Möglichkeit von Leben Zukünftige Missionen Zusammenfassung ( ) Tanja Neidhart II

3 Daten und Fakten Durchmesser: 5150 km Masse: kg mittlere Dichte: 1.9 g/cm 3 Umlaufzeit: 16 Tage mittlerer Abstand von Saturn: km Albedo: /Titan_%28moon%29 ( ) Fallbeschleunigung an Oberfläche: 1.4 m/s Tanja Neidhart 1/18

4 Daten und Fakten Bahnneigung: 0.3, Achsenneigung: 1.9 mittlere Oberflächentemperatur: 94 K (-180 C) _Comparison.png ( ) Tanja Neidhart 2/18

5 Aufbau - Kern Kern: Silikatgestein Mantel äußere Schicht: Eis und Methanhydrat innere Schicht: Hochdruckeis dazwischen vermutlich Ozean aus flüssigem Wasser ( ) Tanja Neidhart 3/18

6 Aufbau - Atmosphäre Zusammensetzung: 98.4 % Stickstoff 1.6 % Methan und Argon Spuren organischer Verbindungen dicht Druck auf Titans Oberfläche: 1.5 bar Tanja Neidhart 4/18

7 Aufbau - Atmosphäre schwaches Magnetfeld Sonnenwind, kosmische Strahlung Stickstoff- oder Methanmoleküle von energiereichen Materieteilchen getroffen Aufspaltung in Ionen oder freie Radikale Bildung komplexer organischer Stickstoff- oder Kohlenstoffverbindungen schwerer Absinken in tiefere Schichten Gemisch von Verbindungen - Tholine nd%29 ( ) Tanja Neidhart 5/18

8 Aufbau - Atmosphäre höherer Atmosphäre: Verdampfung von Methan und Ethan wegen Sonneneinstrahlung sinken in kältere Regionen nahe des Bodens Niederschlag als Regen Wolken aus Methan und anderen Kohlenwasserstoffen Tanja Neidhart 6/18

9 Aufbau - Oberflächenstruktur Gräben, Krustenstörungen geologische Aktivität kaum Höhenunterschiede Wassereis, teilweise von flüssigem Methan bedeckt jahreszeitliche Schwankungen wenige Einschlagkrater Tanja Neidhart 7/18

10 Aufbau - Oberflächenstruktur Polarregionen: große Methanseen, mehr auf nördlicher Hemisphäre Flusssysteme äquatoriale Gebiete: Wüstengebiete mit Dünen Hinweis auf Kryovulkanismus Methan Tanja Neidhart 8/18

11 Aufbau - Oberflächenstruktur html ( ) p html ( ) Tanja Neidhart 9/18

12 Bisherige Missionen 1979 Pioneer 11: an Saturn vorbeigeflogen 1980 Voyager 1: auf 4000 km genähert 1997 Cassini-Huygens: 2004 in 1200 km Entfernung vorbeigeflogen, Dez Huygens abgekoppelt ( ) agers20years.html ( ) Tanja Neidhart 10/18

13 Möglichkeit von Leben weit außerhalb habitabler Zone organische Verbindungen ähnlich unserer Urerde extrem niedrige Oberflächentemperaturen Leben in Seen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen Lösungsmittel (stark basisch) 2010: Bedingungen in Atmosphäre simuliert Aminosäuren Glycin und Alanin und Basiskomponenten der Nukleinsäuren RNA und DNA Tanja Neidhart 11/18

14 Möglichkeit von Leben Acetylen- und Wasserstoffmenge in Atmosphäre sehr gering: chemische Prozesse, Lebewesen? Photochemisch produzierte Acetylene mittels Wasserstoff in Atmosphäre Methan C 2 H 2 + 3H 2 2CH Tanja Neidhart 12/18

15 Möglichkeit von Leben Leben basierend auf Siliziumwasserstoff Bedingungen: wenig oder kein Sauerstoff wenig oder kein flüssiges Wasser Temperaturen unter 273 K Druck höher als auf Erdoberfläche geeignetes Lösungsmittel vorhanden Vorhandensein von Kohlenstoff beschränkt Tanja Neidhart 13/18

16 Möglichkeit von Leben Atmosphäre: Aminosäuren Membranen bilden (Silizium) Konstruktion von Informationsmolekülen (Kohlenstoffpolymere) stabile Strukturbindung flüssiges Lösungsmittel Kapazität für Stoffwechsel auf Erde: Pilz (Fusarium alkanophyllum) Tanja Neidhart 14/18

17 Möglichkeit von Leben mögliche Habitate: unter Oberfläche: Lebensraum für wasserbasiertes Leben an Oberfläche: Lebensformen am Boden von Tümpeln/Seen, Kanäle, Schichten aus Tholinen; z.b.: Biofilm mobile Lebensformen eher unwahrscheinlich Tanja Neidhart 15/18

18 Zukünftige Missionen TandEM (Titan- und Enceladus Erkundungsmission: Orbiter, Lander, Penetratoren, Ballon 2009: Europa Jupiter System Mission hat zeitlichen Vorrang, Ausstieg NASA JUICE erst nach 2020 starten TiME (Titan Mare Explorer): Lander auf extraterrestrischem Gewässer, unterlag Marssonde InSight Tanja Neidhart 16/18

19 Zusammenfassung + reichlich Kohlenstoffmoleküle vorhanden + Flüssigkeiten an und unter Oberfläche + dichte, schützende Atmosphäre ABER: extrem geringe Oberflächentemperatur Zusammensetzung, Entfernung von Sonne, Größe, planetare Nachbarn, Lösungsmittel, National Academy of Sciences: if life is an intrinsic property of chemical reactivity, life should exist on Titan Tanja Neidhart 17/18

20 Quellen Schulze-Makuch, D., Irwin, L. N.: Life in the Universe: Expectations and Constrainst. Springer Irwin, L. N., Schulze-Makuch, D.: Cosmic Biology: How Life Could Evolve on Other Worlds. Springer Brown, R. H., Lebreton, J., Waite, J. H.: Titan from Cassini-Huygens. Springer Coustensi, A., Taylor, Fred: Titan: The Earth-Like Moon. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. ( ) ( ) Tanja Neidhart 18/18