Shoreline_features_of_Titan`s_Ontario_Lacus_Public

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
bei 1 bar!!!
• Ethan 100-184 K flüssig
• Eis Konsistenz von Silikat
• Auswaschungen durch Methan/Ethan
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
Analyse
a) 2μm
b) 3-färbig (1.6/2/5 μm)
c) Einteilung
1.
2.
3.
4.
Dunkle innere Bereich
Shelf (Übergang Festland)
Rand des Sees/Küste
Festland
Shelf 3-10 km Durchmesser
Küste einige 100 m
Projizierte Aufnahmen VIMS/ISS
Diskussion Unit 2/Shelf
• Morphologie von Frost/Tau
Temperaturen auf Titan bis ca. 90K
Gefrierpunkt Ethan/Methan
STICKSTOFF als Gefrierschutz
Zu beachten:
Methan/Ethan friert von unten
nach oben
Seichtere Gebiete schneller
zugefroren
Problem: scharfe Kante
Diskussion Unit 2/Shelf
• Morphologie Kontinentalshelf
Falls Flüssigkeit genügend durchlässig
Reflexion am Seeboden
Tiefenprofil
Wie terrestrischer Ozean
weniger Tief in Küstennähe,
dann steiler Abfall
Möglichkeit unwahrscheinlich, wenn auf natürliche Weise entstanden!
Diskussion Unit 2/Shelf
• Morphologie Schwebeteilchen/Schaum
Verursacht durch Streuung an
Kleinstpartikeln < 1 μm
Turbulente Mischungsvorgänge
Gezeiten/Wellen
Problem: Albedo bei 5 μm zu niedrig
Scharfe Grenze zu Unit 1
Diskussion Unit 2/Shelf
• Morphologie Strand
Strände generiert durch Wellen
Wellen mit genügend Energie
Problem: 5 μm kein Hinweis auf Wellen
Möglichkeit von temp. Winden zu
gewissen Jahreszeiten
Skala Unit 2 von 10 km Breite jedoch zu groß
Kein Strand, sondern Watt?
Diskussion Unit 2/Shelf
• Morphologie Seeboden
Freigelegter Seeboden durch Austrocknung
 Wolkenbildung abhängig von Jahreszeit
Möglichkeit von Gezeiten in Abhängigkeit
der 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 Abschwemmung
Dünner Layer von atm. organ. Nitril
Layer wird abgeschwemmt
Problem:
Spektroskopische Charakteristik Unit 3
spricht eindeutig gegen Wassereis
 Kanäle in Gebirgen zeigen erhöhte
Wassereiskonzentration !!!
 Zusammensetzung Kruste unterschiedlich?
Theorie sehr unwahrscheinlich !
Diskussion Unit 3/Küste
• Morphologie Ablagerung
Auf 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:
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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)