Gibt es auf Titan auch Staubstürme? Kohlenwasserstoffdünen entdeckt, die die Entstehung von Sandstürmen begünstigen!

[Mobile Software: BoKeYuan] Einer neuen Studie zufolge, die in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde, scheinen die meteorologischen Bedingungen auf Saturns großem Mond Titan die Bildung von Staubstürmen zu begünstigen. Titan ist der erdähnlichste, seltsamste und am weitesten entfernte Satellitenplanet im Sonnensystem. Wenn das stimmt, könnten diese trockenen Zyklone die Hauptverursacher von Staub auf der Oberfläche des Titan sein, genau wie auf dem Mars. Die Raumsonde Cassini durchquerte zwischen 2004 und 2017 das Saturnsystem und beobachtete Sanddünen in der Äquatorregion des Mondes, die bis zu 30 % der Oberfläche bedecken, sowie einen großen Staubsturm.

Der Staub auf den Dünen des Titans stamme vermutlich von Kohlenwasserstoff-Aerosolen in der Atmosphäre des Titans, sagte Brian Jackson, ein Planetenwissenschaftler an der Boise State University in Idaho und Hauptautor der neuen Studie. Anders als der bekanntere Sand, der auf der Erde oder dem Mars zu finden ist, hat er wahrscheinlich eine plastische Textur. Seltene große Staubstürme sehen zwar beeindruckend aus, aber Staubstürme schicken insgesamt mehr Staub in die Atmosphäre, sogar auf der Erde, wo die Winde einen größeren Einfluss haben als auf dem Mars oder Titan.

Die Winde auf der Oberfläche von Titan sind normalerweise sehr schwach und können, sofern kein großer Sturm durchzieht, nicht ganz so stark sein. Daher sind Staubstürme wahrscheinlich einer der wichtigsten Staubtransportmechanismen auf Titan. Bisher wurden auf Titan keine Staubstürme beobachtet, doch die Autoren der neuen Studie sagten ihr mögliches Vorhandensein voraus, indem sie meteorologische Modelle auf Daten anwandten, die während eines kurzen Besuchs der Cassini-Huygens-Sonde im Jahr 2005 von der Oberfläche gewonnen wurden. Staubstürme bilden sich unter trockenen, windstillen Bedingungen, wenn Sonnenlicht den Boden und die oberflächennahe Luft erwärmt.

Geheimnisvoller Staub

Die aufsteigende warme Luft erzeugt sichtbare Wirbel, die Sand und Staub einfangen. Staubteufel haben einige der gleichen physikalischen Eigenschaften wie Tornados, sie sind jedoch immer trocken und werden nicht so groß und zerstörerisch wie Tornados. Allerdings ist den Wissenschaftlern noch nicht ganz klar, wie Staubteufel funktionieren. Als sie Zahlen eingaben, um zu ermitteln, wie viel Staub ein Staubsturm aufwirbeln sollte, basierend auf den von ihnen beobachteten Windgeschwindigkeiten, schienen sie in der Lage zu sein, mehr Staub aufzuwirbeln als erwartet. Vielleicht gibt es einen anderen Mechanismus, der dabei hilft, den Staub aufzuwirbeln, oder die Formel ist falsch.

Forscher bemühen sich um ein tieferes Verständnis, indem sie kleine Drohnen mit Wetterinstrumenten einsetzen, um Staubstürme in der Alvord-Wüste im Südosten Oregons aufzuspüren. Während des Marssommers führen ungewöhnlich trockene Bedingungen auf dem Roten Planeten zu vielen Staubstürmen, die ziemlich groß werden können und bis zu 8 Kilometer hoch werden können. Da die Atmosphäre des Mars so dünn ist, würden selbst Winde mit 200 Meilen pro Stunde nur geringe Vibrationen verursachen. Daher ist die Fähigkeit der Staubteufel, Staub aufzuwirbeln, für den globalen Staubtransport auf dem Mars von großer Bedeutung.

Wir können Staubteufel beobachten, die über die Marsoberfläche ziehen, und sehen, wie ihre innere Struktur aussieht. Allerdings erfahren wir daraus nicht, wie viel Staub sie aufwirbeln. Die Marsatmosphäre ist sehr staubig und Staub spielt für das Klima eine große Rolle. Staubstürme sind wahrscheinlich einer der wichtigsten Mechanismen für die Staubaufwirbelung, wenn nicht sogar der Hauptmechanismus. Staubstürme, sofern es sie gibt, könnten ebenso wichtig sein, obwohl die Oberflächenwinde auf Titan im Allgemeinen aus dem gegenteiligen Grund mild sind: Die Atmosphäre Titans ist 1,5-mal dichter als die der Erde, doch die Schwerkraft Titans beträgt nur ein Siebtel der Erdanziehungskraft, sodass es schwierig ist, die Atmosphäre Titans zu bewegen.

Es ist einfach diese große, flauschige Atmosphäre. Bei so viel Luft ist es schwierig, sie aufzuwirbeln, daher gibt es auf der Oberfläche des Titan normalerweise keine starken Winde. Wie die Atmosphäre der Erde besteht auch die Atmosphäre des Titans hauptsächlich aus Stickstoff, enthält aber auch beträchtliche Mengen an Ethan und Methan, den Hauptbestandteilen von Erdgas. Titan ist neben der Erde der einzige Körper im Sonnensystem, auf dem Wissenschaftler Hinweise auf fließende Flüsse und flüssige Seen an der Oberfläche beobachtet haben. Allerdings gehen Wissenschaftler davon aus, dass es sich bei diesen erdähnlichen Erscheinungen auf dem kalten und weit entfernten Titan nicht um Wasser, sondern um flüssige Kohlenwasserstoffe handelt.

Die Staubsturmvorhersagen der neuen Studie müssen möglicherweise bis zur Ankunft der Dragonfly-Mission der NASA im Jahr 2034 warten, um bestätigt zu werden. Es ist unwahrscheinlich, dass der große Oktokopter bei der Erkundung der Titanoberfläche von einem Staubsturm getroffen wird, der ihm Probleme bereiten würde.

Boco Park | Forschung/Von: American Geophysical Union

Fachzeitschrift Geophysical Research Letters

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