Mittels genauer Messung des Doppler-Effekts an Radiosignalen der Sonden Cassini und Mars Express bei nahen Vorbeiflügen am Saturnmond Titan bzw. am Marsmond Phobos konnte deren innerer Aufbau geklärt werden.
Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA/JPL, DLR, ESA, Raumcon. Vertont von Peter Rittinger.
(Bild: Jet Propulsion Laboratory (NASA))
Demnach besteht beim Saturnmond Titan nur eine etwa 500 Kilometer starke äußere Schicht aus reinem Eis. Darunter befinden sich Eis- und Gesteinsbrocken unterschiedlicher Größe, die nicht im Verlaufe der Jahrmilliarden zu Schichten geworden sind. Dies liegt offenbar an der durch die große Kälte verursachte besondere Festigkeit der Eisbrocken.
Auf der Erde würde ein auf Eis abgelegter Gesteinsbrocken mit der Zeit durch das Eis sinken bzw. das Eis um ihn herum „fließen“. Auch bei vielen Monden ist es so, dass mit der Zeit das Gestein zum Kern wandert, der Gesteinskern wird dann von einer dicken Eisschicht umgeben. Es gibt aber auch Ausnahmen, zu denen nun auch der Saturnmond Titan zählt. Die Ergebnisse wurden am 12. März im Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht.
Bei vier nahen Vorbeiflügen der Saturnsonde Cassini am Titan zwischen Februar 2006 und Juli 2009 in Entfernungen von 1.300 bis 1.900 Kilometern wurden durchgängige Radiosignale der Sonde auf der Erde empfangen und ausgewertet. Bei Geschwindigkeitsschwankungen der Sonde ergeben sich minimale Verschiebungen in der empfangenen Trägerfrequenz. Diese auch als Doppler-Effekt bekannten Abweichungen lassen sich sehr präzise messen. Es ist sogar die mit 16 Dezimalstellen Genauigkeit derzeit am genauesten messbare physikalische Größe überhaupt. Daraus lassen sich selbst auf eine Distanz von mehr als 1 Milliarde Kilometern und eine Geschwindigkeit von mehreren Kilometern pro Sekunde noch Geschwindigkeitsunterschiede von 5 Mikrometern pro Sekunde berechnen. Zum Vergleich: eine Ameise ist etwa Tausendmal schneller.
Durch häufige kleine Geschwindigkeitsänderungen der Sonde lässt sich auf einen häufigen Wechsel zwischen dichterem Gestein und weniger dichtem Eis schließen. Daher ist eine durchgehende Schichtung praktisch ausgeschlossen. Das Innere von Titan besteht also aus einer guten Mischung von Eis- und Gesteinsbrocken.
Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt von NASA und ESA. Am Radioexperiment federführend beteiligt sind Wissenschaftler vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (USA) und der Sapienza-Universität Rom.
Am 3. März flog die ESA-Sonde Mars Express in nur 67 Kilometern Entfernung am Marsmond Phobos vorbei. Auch hier wurde ein kontinuierliches Funksignal ausgesandt und auf der Erde empfangen. Aufgrund der ebenfalls sehr feinen Frequenzschwankungen wird geschlossen, dass der Mond nicht massiv ist, sondern eher einem Geröllhaufen ähnelt, der durch die eigene Gravitation zusammengehalten wird. Da Phobos aber ein eher kleiner Himmelskörper ist, ist dieser Zusammenhalt wahrscheinlich nicht besonders stark. Die ersten offiziellen wissenschaftlichen Veröffentlichungen sind in den nächsten Tagen zu erwarten. Martin Paetzold vom Radio-Science-Team der Universität Köln bestätigt den erfolgreichen Empfang des Signals über die Deep-Space-Antenne DSS-63 in Spanien: „Good signals … good data … team very happy“ und seine Kollegin Ludmila Carone zeigte sich ebenfalls begeistert von der Klarheit der gewonnenen Daten.
Raumcon:
