Titan: Grundlagen Gabor Imre Kiss Nasa.gov
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
Geschichte Entdeckung: Christiaan Huygens (25 März, 1655) Saturni Luna Ab 1686 Saturn IV, heute VI John Herschel: Titan (1847) Wikipedia.org
Astronomisch
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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; 1.480 Mondradien) Masse 1,345 * 10²³ kg (0.0225 Erde/ 1.829 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 (-179.5 C) Wikipedia.org
Astronomisch Start: 15. Oktober 1997 Saturn: 1. Juli 2004 Landung: 14. Januar 2005 Ende: 2017? Wikipedia.org
Nasa.gov Astronomisch
Planetologisch Wikipedia.org
Planetologisch Wie entstanden? Vergleichs skizze vom inneren von differenizierung
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
Brown et al. 2009 Ozean
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Nasa.gov Nasa.gov
Mittelerde Nasa.gov
Nasa.gov Flüsse
Kraken Mare NordSee(n) Nordsee.com Ligeia Mare Nasa.gov
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 50-300 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
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Nasa.gov Süd Seen
Nasa.gov Ontario Lacus
Atmosphärischer Kreislauf Brown et al. 2009
Brown et al. 2009 Atmosphärischer Kreislauf
Atmosphärischer Kreislauf Gudipati et al. 2013
Atmosphärischer Kreislauf Gase Druck: 1,467 bar N 2 98.4-95 % CH 4 1.4 4.9 % H 2 0.1-0.2 % 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 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
Gudipati et al. 2013 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.
Atmosphärischer Kreislauf Brown et al. 2009
Wind 200 100 0 Nasa.gov
Leben auf Titan?
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
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.
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!
Literatur Titan from Cassini-Huygens, Brown R.H., Lebreton J.-P., Waite J. H., Springer Verlag 2009 http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?object=sat_titan nasa.gov The lakes of Titan, Stofan et al. 2007 The abundances of constituents of Titan s atmosphere from the GCMS instrument on the Huygens probe; H. B. Niemann et al. 2005 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) http://www.youtube.com/watch?v=aobclbd3iag Flyover Titan, Moon of Saturn http://www.youtube.com/watch?v=bs9wlvsflza Saturns Moon Titan: A World with Rivers, Lakes, and Possibly Even Life (Chris McKay) http://www.youtube.com/watch?v=bbktjehooky Titan: Past, Present, Future - Chris McKay (SETI Talks) http://www.youtube.com/watch?v=mdunlark-dw Hazes on Titan - Robert West (SETI Talks) http://www.youtube.com/watch?v=qdw7qdetfne
Danke!
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