Shoreline features of Titan‘s Ontario Lacus Cassini VIMS/ISS Markus Endl

Shoreline features of Titan‘s Ontario Lacus

Cassini VIMS/ISS

Markus Endl

Titan Übersicht

• Größte Mond des Saturn (D=5150 km)• Neigung Ekliptik 26.8° Jahreszeiten 7.5 Jahre• Langsame Rotation 15.95 Tage

Schichtaufbau:

Atmosphäre

• Bestandteile:– Stickstoff (98.4%)– Argon (1.6%)– Spuren von

• Kohlenwasserstoffen – Methan, Ethan, Propan

• CO2, He, H, Tholine …

Wolken aus: Methan/Ethan in 20-30km Höhe

Oberfläche durch Cassini

• Rel. flache Oberfläche (Ausnahmen über 1 km)• Kryovulkanismus, Tektonik, Dünen, Täler etc.

• Oberflächentemp. 94K / Druck 1.5 bar• Methan 90-112 K flüssig• Ethan 100-184 K flüssig

• Eis Konsistenz von Silikat • Auswaschungen durch Methan/Ethan

bei 1 bar!!!

Überleitung Seen• 1% von Titanoberfläche in Form von Seen (flüssig)

• An den Polen zw. 70°-90° Breite – Grund noch nicht zu 100% verstanden– Modelle durch globale Zirkulation/Materialtransport

• Wolken bilden sich durch Hadleyzirkulation und Superrotation vermehrt an Polen und an Sommerhalbkugel bei 40° Breite

WIESO EXISTIEREN SEEN NUR AN POLEN???

Lösung Zusammensetzung

• Seen bestehen aus Hauptkomponente Ethan• Grund:– Methan 90-112 K flüssig– Ethan 100-184 K flüssig

• Methan verdampft nach Abregnen sehr schnell oder erreicht nicht die Oberfläche

• Ethan an Polen relativ stabil• Beobachtung: Ethan/Pole, Methan/überall

Cassini/VIMS-Beobachtung• Beobachtung von Ontario Lacus• VIMS (Visual/Infrared Mapping Spectrometer)• 38. Flyby von Titan (05.12.2008)

• 4 Aufnahmen unter verschiedenen Winkeln

• Korrektur ATM, Instrument, Hintergrund

• Entzerrung

Cassini/VIMS-Beobachtung

Atmosphärenmodelle!!!

Zusammenspiel zw. Oberflächenreflektivität und ATM-Transmission

Analysea) 2μmb) 3-färbig (1.6/2/5 μm)c) Einteilung1. Dunkle innere Bereich2. Shelf (Übergang Festland)3. Rand des Sees/Küste4. Festland

Shelf 3-10 km DurchmesserKüste einige 100 m

Projizierte Aufnahmen VIMS/ISS

Diskussion Unit 2/Shelf• Morphologie von Frost/TauTemperaturen auf Titan bis ca. 90KGefrierpunkt Ethan/MethanSTICKSTOFF als Gefrierschutz

Zu beachten: Methan/Ethan friert von untennach obenSeichtere Gebiete schneller

zugefroren

Problem: scharfe Kante

Diskussion Unit 2/Shelf• Morphologie KontinentalshelfFalls Flüssigkeit genügend durchlässig

Reflexion am SeebodenTiefenprofil

Wie terrestrischer Ozeanweniger Tief in Küstennähe, dann steiler Abfall

Möglichkeit unwahrscheinlich, wenn auf natürliche Weise entstanden!

Diskussion Unit 2/Shelf

• Morphologie Schwebeteilchen/SchaumVerursacht durch Streuung an Kleinstpartikeln < 1 μm

Turbulente MischungsvorgängeGezeiten/Wellen

Problem: Albedo bei 5 μm zu niedrig Scharfe Grenze zu Unit 1

Diskussion Unit 2/Shelf• Morphologie StrandStrände generiert durch Wellen

Wellen mit genügend EnergieProblem: 5 μm kein Hinweis auf Wellen

Möglichkeit von temp. Winden zu gewissen Jahreszeiten

Skala Unit 2 von 10 km Breite jedoch zu großKein Strand, sondern Watt?

Diskussion Unit 2/Shelf• Morphologie SeebodenFreigelegter Seeboden durch Austrocknung Wolkenbildung abhängig von Jahreszeit

Möglichkeit von Gezeiten in Abhängigkeitder geographischen Breite

Unterschied von max. 40 cm Keine hochauflösende Beobachtung von

Nordteil, jedoch Hinweis durch Verengung Unit 2 und ISS

Diskussion Unit 3/Küste• Morphologie Frost/Eis

Möglichkeit von Methan/Ethan Frost IR-Aufhellung

Problem:• Temperatur von Methan/Ethan erreicht

nicht die Frostgrenze• Durch Winde mehr Asymmetrie

Theorie sehr unwahrscheinlich

Diskussion Unit 3/Küste• Morphologie AbschwemmungDünner Layer von atm. organ. NitrilLayer wird abgeschwemmt

Problem:Spektroskopische Charakteristik Unit 3spricht eindeutig gegen Wassereis Kanäle in Gebirgen zeigen erhöhte

Wassereiskonzentration !!! Zusammensetzung Kruste unterschiedlich?

Theorie sehr unwahrscheinlich !

Diskussion Unit 3/Küste• Morphologie AblagerungAuf Erde werden Felsen/Mineralien ausgewaschen bilden Ablagerungen am Boden des Sees

Auf Titan schwierig zu erklären:• Methan/Ethan schlechtes Lösungsmittel

für Nitrile und organische Verbindungen• Theoretisch Rate zu niedrig für Detektion

Detektion bestätigt jedoch kleine Korngröße

Lake Mead / Arizona

Ergebnisse• Unit 2:– Ergebnisse verwertbar nur für Süd-Ost-Teil– Freigelegter SEEBODEN durch temp. Austrocknung oder

Gezeiten (ähnlich Watt)

• Unit 3: Niedrigerer Wassereis-Anteil ggü. Rest von Titan Ebenfalls freigelegter SEEBODEN, Ablagerungen in Form

von Salzen/gelösten Stoffen

See unterliegt Veränderungen im Flüssigkeitspegel Beobachtungen in anderen Jahreszeiten notwendig

Danke für die Aufmerksamkeit!

Quellen:• Barnes, J. W. et. al,. Shoreline features of Titan‘s Ontario Lacus from Cassini/VIMS

observations, Icarus 201 (2009) (Presentation and Pictures)• Barnes J. W. et. al., Near –infrared spectral mapping ot Titan‘s mountains and

channels, J. Geophys. Res. (Planets) 112 (2007)• Griffith, C. A. et. al., Evidence for a polar ethane cloud on Titan, Science 313 (p.

1620-1622) (2006)• Mitri, G. et. al., Hydrocarbon lakes on Titan, Icarus 186, 385-394 (2007)• West, R. A. et. al., No oceans on Titan from the absence of a near-infrared specular

reflection, Nature 436 (2005)• Porco, C. C. et. al., Imaging of Titan from the Cassini spacecraft, Nature 434 (2005)• Stofan, E. R. et. al., The lakes of Titan, Nature 445 (2007)