Wissenswertes: Inneres von Titan
Modell vom Schalenaufbau von Titan (Bildquelle: NASA/JPL)
Vorstellung vom Aufbau
Titan ist mit einem Radius von 2575 km der zweitgrößte Mond im Sonnensystem. Lange Zeit war die mittlere Massendichte die einzige physikalische Größe über das Innere von Titan, die genau bekannt war. Aus der mittleren Dichte ging hervor, dass Titan ungefähr aus gleichen Teilen aus Eis und Gestein bestehen sollte. Wegen der Schwerkraft im Inneren ist zu erwarten, dass sich das schwerere Gestein unter einer Eisschicht liegt, d.h. im Kern von Titan. Die Eisschicht von Titan ist allerdings deutlich komplexer aufgebaut als in vielen anderen Eismonden. Die oberflächennahe Eiskruste könnte Methanclathrate (Hydrate) sein, in denen Methanmoleküle eingeschlossen sind. Diese bodennahen Methanclathrate speisen wahrscheinlich die Atmosphäre kontinuierlich oder episodisch mit Methan.
Unterhalb einer Eiskruste könnte das Eis geschmolzen sein. Dies ist möglich, weil durch den enormen Druck der darüber liegenden Eisschicht und des gelösten Ammoniaks der Gefrierpunkt von Eis erheblich erniedrigt wird. Deshalb wird ein unterirdischer flüssiger Ozean aus Wasser mit Ammoniak vermutet. In sehr großer Tiefe kann Wasser allerdings nicht mehr flüssig existieren und auch nicht als Eis Ih, sondern als Hochdruckeis, d.h. einer Eisphase mit einer deutlich kompakteren Kristallstruktur.
Verschiedene theoretische Modelle gehen von einer Eiskrustenmächtigkeit von einigen Zehnern km bis 100 km und einer Ozeantiefe von etwa 200 km aus. Nach diesen Modellen würde der innere Ozean ungefähr 10 Mal so viel flüssiges Wasser beherbergen wie die Weltmeere auf der Erde.
Erkenntnisse aus Cassini/Huygens
Es gibt keine Hinweise von Cassini für ein signifikantes intrinsisches Magnetfeld von Titan. Das lässt darauf schließen, dass Titan im Kern keine flüssige Eisenschicht beherbergt, in der ein planetarer Dynamo in Gang gesetzt werden könnte.
Durch Messungen des Schwerefeldes von Titan wurde das Trägheitsmoment von Titan bestimmt, dessen Wert auf ein nur teilweise differenziertes Innere hindeutet. Das bedeutet, dass der Gesteinskern und die Hochdruckeisschicht nicht vollständig voneinander getrennt sind. Dieser Umstand wird dadurch erklärt, dass Titan ursprünglich zu kalt war, um eine vollständige Differenzierung von Gesteinskern und Eismantel zu ermöglichen.
Das Trägheitsmoment alleine liefert allerdings keine Informationen über die Existenz eines unterirdischen Wasserozeans. Während ein direkter Nachweis eines unterirdischen Ozeans im Fall von Titan als äußerst schwierig erweist, gibt es einige mögliche Indizien für einen solchen Ozean. Cassini fand Hinweise für eine Schwankung der Rotationsperiode von Titan, die durch einen jahreszeitlichen Austausch des Drehimpulses zwischen der Atmosphäre und der Oberfläche verursacht worden sein könnte. Dieser Effekt würde sich etwas verstärken, falls die Eiskruste (nur sie ist von außen beobachtbar) durch einen tiefen Ozean vom Mantel und Kern entkoppelt wäre. Ferner konnte Huygens in der Atmosphäre extrem niederfrequente elektromagnetische Wellen nachweisen, die im elektrischen Hohlraum unterhalb der Ionosphäre eingefangen sind (Schumann-Resonanz). Das Höhenprofil der Amplitude der Schumann-Resonanz deutet auf eine elektrisch leitende Schicht einige Zehner km unterhalb der Oberfläche hin. Der besagte Ozean könnte diese leitfähige Schicht sein.