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Benutzer:FrancescoA/Titans Entstehung und Entwicklung

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Theorien zur Entstehung und Entwicklung des Mondes Titan

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Der Mond selbst

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Man könnte das ganze als meine eigene (vorläufige) "Theorienfindung" bzw. Gedankensammlung beschreiben, mit dem Ziel, dass das ganze dann zu einem Ergebnis kommt, das in einen belegten Text endet und auch wirklich fundiert ist.

von meine Frage und Antwort von Serendipodous == Titan's Origin ==

Interessante Fragen, was den Titan einzigartig macht und wie er entstand und wie er sich weiterentwickelte und sich eventuell noch weiterentwickeln könnte:

1) Ist Titan im gemeinsamen Nebel, bzw. Unternebel des Urnebels, aus dem Saturn entstand, mit Saturn entstanden. Oder wurde Titan wo anders gebildet und wurde später von Saturn eingefangen?

2) Warum ist der Anteil von Stickstoff dermassen hoch (höher als bei der Erde und die Masse ist noch viel höher, da aufgrund der niedrigeren Gravitation noch ein höherer Atmosphärendruck herrscht (10x sowviel Masse in Bodennähe als auf der Erde)

3a) Warum ist Titan um so viel größer als der zweitgrößte Mond auf dem Saturn.

3b) Warum ist der Titan der einzige große Mond bei Saturn, wo hingegen es bei Jupiter 4 große Monde sind? Mit anderen Worten: Warum gibt es keinen zweiten großen Mond mit vielleicht 2000 bis 4000 km Durchmesser? Anscheinend besitzt Titan alleine 95% der ganzen Mondmasse aller Monde, die Saturn umkreisen. Es bleiben dann noch vier Monde mit einem Durchmesser von über 1000 km, wobei der größte dann Rhea mit 1528 km Durchmesser ist.

Antwort in Titan (Moon):Discussion (Vielleicht wird noch eine Origins Section im Artikel kreiert *freu*):

"Saturn ist ein regulärere Sattelit. Das bedeutet, er umrundet mit Saturns Rotationsrichtung und ist ist seine (Bahn- (und Rotationsrichtung???) ist nicht gegen Saturns Äquator geneigt. [Die Bahn wird gemeint sein oder beides; wäre noch zu klären].

Das bedeutet ferner, er ist in derselben Art und Weise wie die Plaenten entstanden. Aus einer Scheibe aus Staub und Gas, die um den Planeten angeordnet war.

Titans überragende Masse im Vergleich zu den anderen Monden könnte an folgenden Faktoren liegen: 1) Saturn formte sich in viel größerer Entfernung von der Sonne, als das es Jupiter tat. In der Gegend des Saturn war der Nebel schon viel dünner als beim sonnenäheren Jupiter. So hatte Saturn von Anfang an weniger Material (bzw. Masse) zur Verfügung als es Jupiter hatte, um Monde zu formen.

2) Es wird angenommen, dass sich Saturn erst nach Jupiter gebildet hatte. Das bedeutet, Jupiter hatte bereits den größten Anteil vom vorhandenen Material für sich selbst abgezogen.

3) Das Mondysystem Saturns ist hochdynamisch. Es war aller Wahrscheinlichkeit nach der Fall, dass früh in seiner Entwicklung sich eine Menge Kollisionen abgespielt hatten (und es dadurch in Mitleidenschaft gezogen wurde). Es waren viele Monde einfach in Stücke zerborsten worden.

Aber das sind nur Vorstellungen.

Ensprechend dem Artikel über die Entwicklung der Atmosphäre (übersetzt unten): Sie entstand in erster Linie durch Ausgasen von Ammoniak, das danach durch die Sonneneinstrahlung in N und H3 aufgespalten wurde. Dadurch entwich der leichte Wasserstoff in den Weltraum, der Stickstoff blieb in der Atmosphäre. "

In http://arxiv.org/abs/astro-ph/0602512 ist die Rede, dass Titan eher nicht mit Saturn entstanden ist, sondern im Laufe der Zeit eingefangen wurde. Dies wird auch mit der enorm großen Massenkonzentration begründet.[1] Demnach könnte sich Titan aus einer zweitenm unabhängigen Ansammlung (von der Gas- und Staubwolke, die den Saturn sowohl den Kern als auch die Atmosphäre geformt hat), jedoch aus dem gemeinsamen Reservoirs, das für Saturn zur Verfügung stand, entwickelt haben. Titan setzt sich von den Elementen folgendermassen zusammen: Der Hauptteil der chemischen Zusammensetzung (Condensate?) sind Fels (Massenanteil 49,4 %), Wassereis (47,4 %), and graphite (3,2 %). Vielleicht ist Hyperion der zwerschmetterete Überrest eines vorher existierenden nativen (eigenen) Monde des Saturns, der bei der Ankunft Titans zerstört wurde.

Wäre noch etwas für den Artikel?: Elementenzusammensetzung oben? Aber was ist mit dem Condensate gemeint?

formlose Übesetzung von en:Atmospheric_evolution_of_Titan:

ab hier eine Entwurfsreinschrift

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Atmosphärische Entwicklung (des Titan)

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Das Vorhandensein einer dichten Atmosphäre auf dem Titan ist deswegen so rätselhaft, da die großen Monde des Jupiter, die auch von der Struktur her ähnlich aufgebaut sind, vernachlässigbar dünne Atmosphären besitzen. Während diese Ungleichhheit weiterhin noch völlig unverstanden ist, kann man aufgrund von Daten der letzten Missionen die Evolution von Titans Atmosphäre schon genauer nachvollziehen.

Verfügbarkeit, Anteile und Arten von der atmosphärischen Bestandteile

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Grob gesagt kann man festhalten, dass bei der großen Distanz von Saturn zur Sonne, die Sonneneinstrahlung (oder Insolation und der Einfluss des Sonnenwind soweit gemindert sind, dass chemische Elemente und Verbindungen, die auf den näheren terrestrischen Planeten flüchtig sind, hier in allen drei Aggregatszuständen auftreten können.[2] Titans Oberflächentemperatur ist mit etwa 90 K (-193°C) (auch) sehr niedrig.[3][4] Folglich sind die Massenanteile der Substanzen, die zu Bestandteilen der Atmosphäre werden können, auf Titan viel höher [oder größer] als auf der Erde. Tatsächlich weisen derzeitige Interpretationen darauf hin, dass nur etwa 70% der Gesamtmasse Titans aus Silikaten besteht.[5] Den verbleibende Rest machen vorwiegend verschiedene Zustände von Wassereis und Ammonikhydrate aus. NH3, das die ursprüngliche Quelle von Titans atmosphärischen molekularem Stickstoff N2 (Distickstoff) darstellen könnte, könnte so gut wie 8% der NH3-H2O Masse ausmachen.[6] Wie Tobie in Figure 1 illustriert,[6], wird Titan mit hoher Wahrscheinlichkeit in Form von Ebenen aufgebaut sein, wobei die flüssige Wasserschicht unter dem gefrorenem Wassereis mit NH3 stark angereichert ist.

Einschränkung der Rate und Mechanismus des atmosphärischen Verlusts

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Vorläufige Werte über den derzeitigen Verlust an Atmosphäre sind aufgrund der niedrigen Schwerkraft,[7] and solar wind[8] verstärkt durch die Photolyse verfügbar. Der Verlust der frühen Atmosphäre kann mit dem Verhältnis der Isotopenrate von 14 zu N/15N abgeschätzt werden. Das leichtere 14N ist vorwiegend in der oberen Atmosphäre durch Photolyse and Wärme verlorengegangen. Da der ursprüngliche Wert von Titans Verhältnis von 14N/15N nur schwach eingeschränkt (?) werden kann, hatte die frühe Atmosphäre von 1,5 bis 100 mal mehr N2. Nur der untere Grenzwert kann als sicher angesehen werden.[7] Da N2 der Hauptbestandteil (98%) von Titans Atmosphäre ausmacht,[9] wird aufgrund des Isotopenverhältnisses vermutet, dass ein Großteil der Atmosphäre über den geologischen Zeitraum verloren gegangen ist. Nichtsdestoweniger blieb der Atmosphärendruck auf der Oberfläche auf einem Wert von beinahe dem 1,5 fachen Wert des Wertes der Erde. Auch waren die Anfangsbedingungen, das ein proportional größerer Anteil an flüchtigem Stoffen als bei Erde oder Mars vorhanden waren.[4] Es ist möglich, dass der größte Teil des Verlust der Atmosphäre innerhalb der Akkretion, die 50 Millionen Jahre lang dauerte, passierte. Dabei wurden große Teile der Atmosphäre durch hochenergetische, leichte Atome verursacht.(hydrodynamisches blow off event).[8] Solch ein Ereignis könnte durch Erwärmen und photolytische Effekte der jungen Sonne, die damals einen höhreren Ausstoß and Röntgen- und ultravioleten (XUV) Phtotonen hatte, angetrieben worden sein.

Titan im Vergleich zu Ganymed and Kallisto

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Da Kallisto und Ganymed von Struktur und Aufbau dem Titan ähnlich sind, ist es unklar, warum ihre Atmosühäre so minimal sind im Vergleich zur Atmosphäre Titans. Nichtsdestotrotz ist der Ursprung von Titans N2 via geologisch alte Photolyse von akkretiertem und ausgegasten NH3, gegenüber zum Ausgasen von N2 durch akkretierte Clathrate, ist anscheinend der richtige Schlüssel zur Herleitung. Würde N2 vopn Clathrates freigesetzt worden sein, wären 36Ar und 38Ar, die ursprüngliche Isotope des Edelgases im Sonnensystem sind/waren, müssten sie ebenfalls in der Atmosphäre vorhanden sein, sind aber nie in signifikanten Mengen nachgewiesen worden.[10] Die unbedeutende Konzentration von 36Ar und 38Ar zeigt aauch, dass die etwa 40 K Temperatur, die benötigt wird, um sie einzufangen und die N2 Anteile von Clathrats existieren nicht im ursprünglichen Saturn Unternebel des Urnebels des Sonnensystem. Stattdessen könnte die Temperature höher als 75 K gewesen sein, das sogar die Akkumulation von NH3 als Hydrate limitiert haben könnte.[11] Die Temperatures waren in Jupiters Subnebel wegen der größeren Gravitationswirkung, die mehr Energie freisetzte, der größeren Masse und der geringeren Distanz zur Sonne sogar noch höher. Dies reduzierte in großem Maße die Menge an akkretiertem NH3 bei Kallisto und Ganymed. Die resultierende N2 Atmospheres könnte daher zu dünn gewesen sein, um der atmosphärischen Ersosion zu widerstehen, die Titan doch "geschafft" hat.[11]

Eine Alternativerklärung ist, dass Kometeneinschläge auf Kallisto und Ganymed, aufgrund der viel höheren Gravitationsfeldes Jupiters, mehr Energie freigesetzt haben als auf Titan. Das könnte die Atmosphären von Kallisto und Ganymed erodiert haben, während Kometenmaterial die Atmosphäre Titans im Gegensatz erst recht aufgebaut hatte. Jedoch das 2H/1H (i.e., D/H) Verhältnis von Titans Atmosphäre ist mit Vorlage:Val,[10] fast 1,5 mal niedriger als das der Kometen.[9] Die Differenz führt zu dem Schluß, dass es unwahrscheinlich ist, dass Kometenmaterial der Hauptlieferant für Titans Atmosphäre war.

Magnetosphäre und die Atmosphäre

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Titans internes Magnetfeld ist vernachlässsigbar gering oder sogar nicht existent.[12] Die Umlaufentfernung von 20,3 Saturnradien plaziert den Mond noch gelegentlich in den Einflußbereich der Magnetosphäre Saturns. Jedoch bewirkt der Unterschied von Saturns Rotationsperiode von 10,7 Stunden zu Titans Rotatiosdauer von 15,95 Tagen eine relative Geschwindigkeit von etwa 100 km/s zwischen Saturns magnetisiertem Plasma und Titan. [12] Das kann tatsächlich Reaktionen verstärken, die einen Abbaue von Titans Atmosphäre zur Folge haben, anstatt sie vor dem Solarwind zu schützen.[13]


Mögliche zukünftige Kolonisation

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Titan ist einer von mehreren möglichen Kandidaten für eine zukünftige Kolonisation im äußeren Sonnensystem. Titan hat, nach Daten von Cassini aus dem Jahr 2008, einige hundert mal mehr flüssige Kohlenwasserstoffe als alle bekannten Öl und Erdgasreserven der Erde zusammen. Der amerikanische Raumfahrtingenieur und Autor Robert Zubrin bezeichnet Saturn aufgrund seiner relativen Nähe, geringen Strahlenbelsastung und der Verteilung der Monde als den wichtigsten und wertvollsten der Gasplaneten.

References

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  1. ↑ A. J. R. Prentice: Titan at the time of the Cassini spacecraft first flyby: a prediction for its origin, bulk chemical composition and internal physical structure. In: Astrophysics. 24. Februar 2006, abgerufen am 25. Oktober 2009 (englisch).
  2. ↑ P.A. Bland et al.: Trace element carrier phases in primitive chondrite matrix: implications for volatile element fractionation in the inner solar system. In: Lunar and Planetary Science. XXXVI. Jahrgang, 2005, S. 1841 (usra.edu [PDF]).
  3. ↑ F.M. Flasar et al.: Titan's atmospheric temperatures, winds, and composition. In: Science. 308. Jahrgang, Nr. 5724, 2005, S. 975–978, doi:10.1126/science.1111150, PMID 15894528.
  4. ↑ a b G. Lindal et al.: The atmosphere of Titan: An analysis of the Voyager 1 radio occultation measurements. In: Icarus. 53. Jahrgang, 1983, S. 348–363, doi:10.1016/0019-1035(83)90155-0.
  5. ↑ G. Tobie, J.I. Lunine, C. Sotin: Episodic outgassing as the origin of atmospheric methane on Titan. In: Nature. 440. Jahrgang, Nr. 7080, 2006, S. 61–64, doi:10.1038/nature04497, PMID 16511489.
  6. ↑ a b G. Tobie et al.: Titan's internal structure inferred from a coupled thermal-orbital model. In: Icarus. 175. Jahrgang, 2005, S. 496–502, doi:10.1016/j.icarus.2004.12.007.
  7. ↑ a b J.H. Waite (Jr) et al.: Ion neutral mass spectrometer results from the first flyby of Titan. In: Science. 308. Jahrgang, Nr. 5724, 2005, S. 982–986, doi:10.1126/science.1110652, PMID 15890873.
  8. ↑ a b T. Penz, H. Lammer, Yu.N. Kulikov, H.K. Biernat: The influence of the solar particle and radiation environment on Titan's atmosphere evolution. In: Advances in Space Research. 36. Jahrgang, 2005, S. 241–250, doi:10.1016/j.asr.2005.03.043.
  9. ↑ a b A. Coustenis: Formation and Evolution of Titan's Atmosphere. In: Space Science Reviews. 116. Jahrgang, 2005, S. 171–184, doi:10.1007/s11214-005-1954-2.
  10. ↑ a b H.B. Niemann et al.: The abundances of constituents of Titan's atmosphere from the GCMS instrument on the Huygens probe. In: Nature. 438. Jahrgang, Nr. 7069, 2005, S. 779–784, doi:10.1038/nature04122, PMID 16319830.
  11. ↑ a b T.C. Owen, H. Niemann, S. Atreya, M.Y. Zolotov: Between heaven and Earth: the exploration of Titan. In: Faraday Discussions. 133. Jahrgang, 2006, S. 387–391, doi:10.1039/b517174a.
  12. ↑ a b H. Backes et al.: Titan's magnetic field signature during the first Cassini encounter. In: Science. 308. Jahrgang, Nr. 5724, 2005, S. 992–995, doi:10.1126/science.1109763, PMID 15890875.
  13. ↑ D.G. Mitchell et al.: Energetic neutral atom emissions from Titan interaction with Saturn's magnetosphere. In: Science. 308. Jahrgang, Nr. 5724, 2005, S. 989–992, doi:10.1126/science.1109805, PMID 15890874.
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