Warum hat Titan, der größte Mond des Saturn, etwas wie einen riesigen, weißen Pfeil von der Größe von Texas auf der Oberseite seiner Atmosphäre? Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Jonathan L. Mitchell, Assistenzprofessor für Erd- und Weltraumwissenschaften, sowie für Atmosphärenwissenschaften und ozeanische Forschung an der University of California in Los Angeles (UCLA), hat diese Frage unter Verwendung eines globalen Zirkulationsmodells von Titan beantwortet. Mitchell demonstrierte, wie planetenweite atmosphärische Wellen das Wetter auf dem Mond beeinflussen, was zu einem „Schablonen“-Effekt führt, der in scharfen und manchmal überraschenden Wolkenformen resultiert.
„Diese atmosphärischen Wellen sind ein bisschen wie die natürliche, resonante Vibration eines Weinglases“, sagte Mitchell. „Einzelne Wolken können ‚die Glocke anstoßen‘, um es mal so zu formulieren und wenn es einmal begonnen hat, müssen die Wolken auf diese Vibration reagieren.“
(Anm. d. Red.: Der hier sichtbare Teil des Sturms ist in Ost-West-Richtung ungefähr 1.200 Kilometer lang. Die flügelähnlichen Auswüchse sind mit rund 1.500 Kilometern noch etwas länger. Die Aufnahme machte die Raumsonde Cassini am 27. September 2010.)
Die faszinierenden Wolken, pfeilförmige eingeschlossen, die aus den atmosphärischen Wellen hervorgehen, können intensiven Niederschlag auslösen – manchmal mehr als das 20-fache des durchschnittlichen saisonalen Niederschlags auf Titan – und könnten entscheidend für die Gestaltung seiner Oberfläche durch Erosion sein.
Die Forschungsarbeit wurde am 14. August in der Online Ausgabe des Journals Nature Geoscience veröffentlicht und wird in einer kommenden Printausgabe erscheinen.
Mitchell und ein Kollege haben Titans Klima als „voll-tropisch“ beschrieben – der komplette Mond erfährt die Arten von Wetterphänomenen, die auf der Erde auf die äquatorialen Regionen beschränkt sind.
„Unsere neuen Ergebnisse demonstrieren die Wahrhaftigkeit dieser Analogie, nicht nur für allgemeine Klimamerkmale von Titan, sondern auch für einzelne Stürme“, sagte Mitchell. „In zukünftigen Studien planen wir, unsere Analyse auf andere Beobachtungen Titans auszuweiten und Vorhersagen darüber zu machen, was für Wolken in der kommenden Jahreszeit beobachtet werden könnten.“
„Titans voll-tropisches Klima gibt uns die Gelegenheit, tropisches Wetter in einer einfacheren Umgebung als auf der Erde zu untersuchen“, ergänzte er. „Unsere Hoffnung ist es, dass dies uns helfen wird, das irdische Wetter in einem sich ändernden Klima zu verstehen.“
Die NASA-Raumsonde Cassini befindet sich seit Ende 2004 im Orbit um Saturn und hat unser Verständnis über Titan revolutioniert, dessen Volumen größer als das des Merkur ist. Er ist nach dem Jupitermond Ganymed der zweitgrößte Mond des Sonnensystems. Titan besitzt eine dichte Stickstoff-Atmosphäre und Regen aus natürlichem Methangas.
„Titan ist wie der seltsame Bruder der Erde – der einzige andere steinige Himmelskörper im Sonnensystem, auf dem es Regen gibt“, sagte Mitchell.
Titan ist eine fremde Welt, unterscheidet sich aber seltsamerweise nicht sehr von der Erde. Wie auf der Erde ist der Hauptbestandteil seiner Atmosphäre molekularer Stickstoff. Wasser ist auf Titan ebenfalls reichlich vorhanden, auch wenn es in der Kruste bei sehr tiefen Temperaturen gefroren ist. Methan ist thermodynamisch aktiv in der unteren Atmosphäre und wie Wasserdampf auf der Erde bildet das Methan auf Titan Wolken, setzt sich ab und wird von Quellen auf der Oberfläche erneuert. Der Abfluss gestaltet dann die kalte Oberfläche von Titan und erzeugt Formationen, die als Flussläufe erscheinen.
Wissenschaftler denken, dass die Erde kurz nachdem sie eine Atmosphäre bildete große Mengen Methan und sehr wenig Sauerstoff aufwies. Methan unterstützte einen wichtigen Treibhauseffekt, der die Erde wahrscheinlich davor bewahrte, in einem komplett gefrorenen Zustand zu verharren, der aus dem schwächeren Licht der noch sehr jungen Sonne hervorgegangen wäre, sagte Mitchell.
„Deshalb könnten wir neue Einblicke in das frühe Klima der Erde gewinnen, indem wir Titans heutiges Klima untersuchen“, sagte Mitchell.
Er und seine Forschungsgruppe haben ein atmosphärisches Modell entwickelt, um das Klima und Wolkenformationen auf Titan zu studieren.
Co-Autoren der Abhandlung in Nature Geoscience sind Máté Ádámkovics, ein Projektwissenschaftler der Abteilung für Astronomie an der University of California in Berkeley; Rodrigo Caballero, ein Professor für Meteorologie an der Universität von Stockholm (Schweden) und Elizabeth P. Turtle, eine Wissenschaftlerin vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University.
Quelle: http://newsroom.ucla.edu/portal/ucla/what-caused-a-giant-arrow-shaped-213463.aspx
(THK)
Antworten