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Das James-Webb-Weltraumteleskop hat Wolken auf einem der faszinierendsten Monde des Sonnensystems ausspioniert.
Im November richtete das Weltraumobservatorium seinen Infrarotblick auf den größten Saturnmond Titan. Er ist der einzige Mond in unserem Sonnensystem, der eine dichte Atmosphäre hat – viermal dichter als die der Erde.
Titans Atmosphäre besteht aus Stickstoff und Methan, was ihm ein verschwommenes, orangefarbenes Aussehen verleiht. Dieser dicke Schleier verhindert, dass sichtbares Licht von der Mondoberfläche reflektiert wird, was es schwierig macht, Merkmale zu erkennen.
Das Webb-Teleskop beobachtet das Universum im Infrarotlicht, das für das menschliche Auge unsichtbar ist – am 5. November entdeckte das Teleskop eine helle Wolke auf der Nordhalbkugel von Titan und entdeckte kurz darauf eine zweite Wolke in der Atmosphäre.
Die größere Wolke befand sich über der nördlichen Polarregion von Titan in der Nähe von Kraken Mare, dem größten bekannten flüssigen Methanmeer auf der Mondoberfläche.
Titan hat erdähnliche flüssige Körper auf seiner Oberfläche, aber seine Flüsse, Seen und Meere bestehen aus flüssigem Ethan und Methan, die Wolken bilden und Regen vom Himmel verursachen. Forscher glauben auch, dass Titan einen inneren Ozean aus flüssigem Wasser hat.
„Das Erkennen von Wolken ist aufregend, weil es lang gehegte Vorhersagen von Computermodellen über das Klima des Titanen bestätigt, dass sich im Spätsommer auf der mittleren Nordhalbkugel leicht Wolken bilden würden, wenn die Oberfläche von der Sonne erwärmt wird“, schreibt Conor Nixon, ein Planetologe Wissenschaftler am NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, im Webb-Blog der NASA.
Nixon ist auch der Hauptermittler im Webb-Beobachtungsprogramm für Titan.
Das Astronomenteam, das die Webb-Beobachtungen untersuchte, wandte sich an Kollegen am WM-Keck-Observatorium in Hawaii, um zu sehen, ob Folgebeobachtungen zeigen könnten, ob sich die Wolken bewegten oder ihre Form änderten.
„Wir waren besorgt, dass die Wolken verschwunden sein würden, als wir Titan zwei Tage später mit Keck betrachteten, aber zu unserer Freude gab es Wolken an denselben Positionen, die aussahen, als hätten sie ihre Form verändert“, sagte Imke de Pater, emeritierte Professorin für Astronomie an der University of California, Berkeley, und Leiter des Keck Titan Observing Teams, in einer Erklärung.
Experten für atmosphärische Modellierung halfen dem Team festzustellen, dass die beiden Teleskope Beobachtungen saisonaler Wettermuster auf Titan aufgenommen hatten.
Webbs Nahinfrarot-Spektrograph-Instrument war auch in der Lage, Daten über die untere Atmosphäre von Titan zu sammeln, die von bodengestützten Observatorien nicht gesehen werden kann wie Keck aufgrund von Interferenzen aus der Erdatmosphäre, in verschiedenen Wellenlängen des Infrarotlichts.
Die Daten, die noch analysiert werden, konnten tiefer in die Atmosphäre und Oberfläche von Titan blicken als die Raumsonde Cassini, die Saturn und seine Monde 13 Jahre lang umkreiste. Webbs Beobachtungen könnten auch die Ursache für ein helles Merkmal über dem Südpol von Titan enthüllen.
Die Wolkenbeobachtungen ließen lange auf sich warten.
„Wir haben jahrelang darauf gewartet, mit Webbs Infrarot-Vision die Atmosphäre von Titan zu untersuchen, einschließlich seiner faszinierenden Wettermuster und seiner gasförmigen Zusammensetzung, und auch durch den Dunst zu sehen, um Albedo-Merkmale auf der Oberfläche zu untersuchen“, sagte Nixon und bezog sich auf die hellen und dunklen Flecken .
„Die Atmosphäre von Titan ist unglaublich interessant, nicht nur wegen ihrer Methanwolken und Stürme, sondern auch wegen dessen, was sie uns über die Vergangenheit und Zukunft von Titan sagen kann – einschließlich der Frage, ob sie schon immer eine Atmosphäre hatte. Wir waren von den ersten Ergebnissen absolut begeistert.“
Das Team plant weitere Beobachtungen von Titan im Juni, die zusätzliche Informationen über die Gase in seiner Atmosphäre liefern könnten.