Titan: Grundlagen. Gabor Imre Kiss. Nasa.gov

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Edmund Bretz
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2 Titan: Grundlagen Gabor Imre Kiss Nasa.gov

3 Inhalt Astronomisch Koordinaten Daten/Fakten Cassini-Huygens Planetologisch Inneres Ozeane Oberfläche/Seen, Flüsse Atmosphäre Zusammensetzung Zyklen Astrobiologisch Hypothesen/Lebensmittel Pro/Kontra Brown et al. 2009

4 Geschichte Entdeckung: Christiaan Huygens (25 März, 1655) Saturni Luna Ab 1686 Saturn IV, heute VI John Herschel: Titan (1847) Wikipedia.org

5 Astronomisch

6 Wikipedia.org

7 Nasa.gov Astronomisch

Astronomisch Titan Große Halbachse 1 221 830 km Exzentrizität 0,0292 Umlaufzeit 15,945 d Albedo 0,22 (8,4 mag) Mittlerer Radius 2576 km (0.404 Erdradien; 1.

8 Astronomisch Titan Große Halbachse km Exzentrizität 0,0292 Umlaufzeit 15,945 d Albedo 0,22 (8,4 mag) Mittlerer Radius 2576 km (0.404 Erdradien; Mondradien) Masse 1,345 * 10²³ kg ( Erde/ Mond) Mittlere Dichte 1,879 kg/m³ (5,515 kg/m³ Erde; 1,609 kg/m³ Enceladus) Fallbeschleunigung 1,35 m/s² (0.14 g) Oberflächentemperatur 94 K ( C) Wikipedia.org

9 Astronomisch Start: 15. Oktober 1997 Saturn: 1. Juli 2004 Landung: 14. Januar 2005 Ende: 2017? Wikipedia.org

10 Nasa.gov Astronomisch

11 Planetologisch Wikipedia.org

12 Planetologisch Wie entstanden? Vergleichs skizze vom inneren von differenizierung

13 Planetologisch Kein Eisenkern! Silikat-reicher Kern (Dichte 3,500 kg/m³) Solarsystem.nasa.gov Hochdruck Eisschicht: 1,310 kg/m³ Ammoniak-reicher Ozean Ice I Schicht: überdeckt von unbekanntem Material (Mischung aus Organischem Material und Eis 910 kg/m³) Energiequelle: 40 K, 232 Th, 235 U, 238 U

14 Brown et al Ozean

15 Nasa.gov

16 Nasa.gov

17 Nasa.gov Nasa.gov

18 Mittelerde Nasa.gov

19 Nasa.gov Flüsse

20 Kraken Mare NordSee(n) Nordsee.com Ligeia Mare Nasa.gov

21 NordSee(n) Nordsee.com Woraus bestehen sie, flüssigen Methan, Ethan Ontarius Lakus, Kraken Mare Wo sind sie? Bei den Polen, wieso? Helle und dunkle seen Helle=löcher im boden von meter tiefe Dunkle seen, einige nur lacken; bis 1 meter bis 100meter Süden: weniger seen, weil süd sommer länger näher a nsonne (perihelion) Süden: paleoshorelines Nasa.gov

22 Nasa.gov

23 Nasa.gov Süd Seen

24 Nasa.gov Ontario Lacus

25 Atmosphärischer Kreislauf Brown et al. 2009

26 Brown et al Atmosphärischer Kreislauf

27 Atmosphärischer Kreislauf Gudipati et al. 2013

Atmosphärischer Kreislauf Gase Druck: 1,467 bar N 2 98.

2 % Spurenelemente (Ethan, Diacetylen, Methylacetylen,

28 Atmosphärischer Kreislauf Gase Druck: 1,467 bar N % CH % H % Spurenelemente (Ethan, Diacetylen, Methylacetylen, Acetylen (Ethin), Propan, Cyanoacetylen, Wasserstoff Cyanid, CO 2, CO, Dicyan, Argon, Helium) 0.1 %

Tholine Heteropolymer Moleküle durch UV Strahlung aus Methan oder Ethan Bildung von Tholine Dissoziation und Ionisation von molekularem Stickstoff und Methan durch energiereichen Teilchen und

29 Tholine Heteropolymer Moleküle durch UV Strahlung aus Methan oder Ethan Bildung von Tholine Dissoziation und Ionisation von molekularem Stickstoff und Methan durch energiereichen Teilchen und Sonneneinstrahlung Molekularer Stickstoff und Methan durch energetische Teilchen und Sonneneinstrahlung: Äthylen, Ethane, Acetylen, Wasserstoff Cyanide, einfache Moleküle, positive Ionen, Benzen und weitere organische Moleküle Tholine schützen auch vor UV-Strahlung Brown et al. 2009

30 Gudipati et al Tholine Titan s Aerosole könnten von Photonen (>220 nm) penetriert werden C 4 N 2 Eis bestrahlt: 532nm laser (Stunden, 0.15W/cm²) -> kein Effekt Gleiche Probe: 355nm bestrahlt depletion of 7% of the infrared absorption over 8 h of irradiation. Schließlich mit 266nm bestrahlt und insgesamt 50% depletion of the infrared absorption.

31 Atmosphärischer Kreislauf Brown et al. 2009

32 Wind Nasa.gov

33 Leben auf Titan?

34 H 2 fressende Lebewesen? Tholine nicht löslich in Ethan Komplexe Kohlenwasserstoffe mögliche Quelle für energiereiche Reaktion mit Wasserstoff Freien Energien entsprechen dem methanogenem Wachstum auf der Erde (42 kj/mol) C 2 H 2 bietet beste Energiequelle Effekte: C 2 H 2 Konsum an der Oberfläche -> reduziert zu C 2 H 6 und Organische Bestandteile und Senke für Wasserstoff Mögliche Quelle für Methan: Katalysieren von C 2 H 2 und C 2 H 6 Probleme: Niedrige Temperaturen -> langsame Reaktionen Geringe Löslichkeit von organischen Substanzen in flüssigem Methan McKay und Smith 2005

35 Acetylen Futter für Titanen Stuart Kaufmann nahm an dass "in complex chemical reaction systems, self-reproducing molecular systems form with high probability. Acetylen hat 2 bekannte Reaktionsvermögen: Schwach Nukleophil. Kann ohne deprotonation reagieren mit aktiven elektrophilen. Aktiviert kann es als elektrophiles agieren um nukleophile anzufügen. Zugabe von Wasser ergibt C=O Produkt ist das Grundgerüst der biologischen Reaktivität. Acetylen ist eine Säure; auf deprotoniation agiert es als nukleophil und reagiert mit Kohlenstoff elektrophilen und bildet größere Nukleophile Beide Reaktionen unterstützen einen hypothetischen Methan Metabolismus. Weiters kann durch Zugabe von Formaldehyd (HCHO) ein einfaches genetisches System hypothetisiert werden.

36 Astrobiologisch Was spricht für Leben? 1) Ethan/Methan Seen 2) Unterirdischer Ozean (Ammoniak) 3) Dichte Atmosphäre, aktive Chemie, Wasserstoff/Acetylen Was spricht gegen Leben? 1) Temperatur 2) Fehlendes Wasser/Eis 3) Kein CO2 Zukunft? -> Rote Riese Phase!

37 Literatur Titan from Cassini-Huygens, Brown R.H., Lebreton J.-P., Waite J. H., Springer Verlag nasa.gov The lakes of Titan, Stofan et al The abundances of constituents of Titan s atmosphere from the GCMS instrument on the Huygens probe; H. B. Niemann et al Possibilities for methanogenic life in liquid methane on the surface of Titan ; McKay and Smith, 2005 Titan, weird chemistry, and weird life, Benner, Kim, Astrobiology Science Conference 2010 Photochemical activity of Titan s low-altitude condensed haze, Gudipati et al., nature communications, 2013 Videos! (alle auf YOUTUBE oder per USB) Titan - A Place Like Home (Documentary) Flyover Titan, Moon of Saturn Saturns Moon Titan: A World with Rivers, Lakes, and Possibly Even Life (Chris McKay) Titan: Past, Present, Future - Chris McKay (SETI Talks) Hazes on Titan - Robert West (SETI Talks)

38 Danke!

39 FRAGEN?

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