UV-Schutz des Titan entstand durch Teilchenkollision
Die Kohlenstoffpolymere mit Dreifachbindung entstehen aus aufeinanderprallenden Einzelteilen
Mit Daten der Raumsonde Cassini-Huygens haben Wissenschaftler neue Details zur Atmosphäre des Saturnmondes Titan aufgeklärt: Seine Atmosphäre enthält Moleküle, die die UV-Strahlung der Sonne abschirmen – ähnlich wie die schützende Ozonschicht der Erde. Diese Moleküle, sogenannte Polyine, entstehen durch Teilchenkollisionen, fanden die Forscher heraus. Es gelang ihnen, diese Reaktion im Labor zu simulieren und so eine neue Theorie zur Entstehung der Polyine zu entwickeln. Die Atmosphäre des Titan ist für Forscher von großem Interesse, da auf dem Saturnmond vergleichbare Bedingungen herrschen wie auf der Erde kurz nach ihrer Entstehung.
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Cassini umkreist Titan seit 2004 und wird noch bis 2010 Aufnahmen des Mondes machen und Messdaten sammeln. Die Landekapsel Huygens wurde nach dem niederländischen Entdecker des in gut 1,2 Millionen Kilometern Entfernung um den Gasplaneten Saturn kreisenden Mondes benannt. Sie liefert Daten, von denen sich die Forscher neue Informationen über die Entstehung der Erdatmosphäre erhoffen. Denn neben der Erde kennen Astronomen bisher nur zwei Himmelskörper mit fester Oberfläche genauer, die dazu noch eine Atmosphäre, also eine Luftschicht, die den Planeten dicht umhüllt und mit ihm rotiert, besitzen: Titan und Venus.
Die Atmosphäre des Saturnmondes enthält eine hohe Konzentration an Schwebeteilchen und umschließt ihn als orange-bräunliche Hülle. Einige dieser sogenannten Aerosole, welche auch als Kondensationskeime für Wolken dienen können, absorbieren das UV-Licht der Sonne. Zu ihrer Entstehung existieren verschiedene Theorien, die sich zum Teil widersprechen. Die hawaiianischen Wissenschaftler konnten nun Klarheit in der Frage schaffen, wie diese UV-absorbierenden Polyin-Moleküle in der Titanatmosphäre entstanden sind. In ihren Experimenten schossen sie die Einzelbestandteile der Polyine mit Überschallgeschwindigkeit in eine mit dem Gas Deuterium gefüllte Kammer. Sie ließen die Molekülströme dabei aufeinanderprallen und untersuchten Gewicht und Geschwindigkeit der entstehenden Produkte. Dabei fanden die Forscher heraus, dass durch Kollisionen von einzelnen Teilchen die Polymere mit den Dreifachbindungen entstehen.
Diese chemische Reaktion findet statt, ohne dass dafür Energie benötigt wird. Das erklärt, wie sich auf Titan die Moleküle miteinander verbinden können. Wäre eine Barriere vorhanden, die durch irgendeine Form von Energie zuerst überwunden werden muss, wie es bei vielen anderen chemischen Reaktionen der Fall ist, würde das die Bildung der Polyin-Moleküle möglicherweise verhindern. Bei den Experimenten überwachten die Forscher deshalb mit sehr sensiblen Instrumenten die Veränderungen der Energieniveaus während der einzelnen Reaktionsschritte.
Xibin Gu (Universität von Hawaii in Manoa) et al.: PNAS (doi:10.1073/pnas.0900525106).
ddp/wissenschaft.de – Martina Bisculm
