Neue Erkenntnisse der „Ozeanwelten“ unseres Sonnensystems

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Jupiter und Saturns Eismonde stehen nach wie vor im wissenschaftlichen Fokus, denn sie sind mögliche Kandidaten für Leben außerhalb der Erde. Unterhalb der dicken Eisschichten befinden sich riesige Ozeane, die sich meist über den gesamten Himmelskörper erstrecken.
Neue Erkenntnisse über diese „Ozeanwelten“ durch die NASA Mission Cassini und das Hubble Weltraumteleskop wurden nun in zwei neuen Artikeln veröffentlicht.

Die Gaswolke bei Enceladus‘ Südpol. Quelle: NASA/JPL

Die Wissenschaftler der Cassini Mission erklären eine Form von chemischer Energie, die Leben ermöglichen kann und womöglich auf Saturns Mond Enceladus vorhanden ist während Hubble Forscher weitere Beweise für Wasserfontänen auf Jupiters Mond Europa finden konnten.

 

Nach Thomas Zurbuchen, Mitarbeiter im NASA Headquater in Washington, ist die Wissenschaft so nah wie nie, einen Ort mit möglichst lebensfreundlicher Umgebung zu finden.

„Diese Ergebnisse zeigen die miteinander verknüpfte Art der wissenschaftlichen NASA Missionen, die uns immer näher dazu bringen, die Frage zu beantworten, ob wir wirklich allein sind oder nicht“, so Zurbuchen.

Der in Science erschienene Artikel von Wissenschaftlern der Cassini Mission beschreibt Wasserstoffgas, das potentiell als chemische Energiequelle für Leben dienen kann und aus hydrothermalen Aktivitäten am Meeresgrund in den unterirdischen Ozean von Enceladus strömt.

Wenn genügend Wasserstoff im Ozean vorhanden ist, dann können eventuell vorhandene Mikroben dieses nutzen, Energie aus der Kombination von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid im Wasser zu gewinnen. Diese chemische Reaktion ist die Wurzel allen Lebens auf der Erde und wird als „Methanogenese“ bezeichnet, da sie Methan als Nebenprodukt produziert.

Das Leben, wie wir es kennen braucht hauptsächlich drei Zutaten: flüssiges Wasser, eine Energiequelle für Stoffwechsel und die richtigen chemischel Zutaten wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel. Cassini hat gezeigt, dass Enceladus – ein kleiner Eismond, Millionen Kilometer weiter von der Sonne entfernt als die Erde – fast alle dieser Zutaten für Leben besitzt. Bisher konnte Phosphor und Schwefel noch nicht im Ozean nachgewiesen werden, aber die Wissenschaftler vermuten einen steinigen Kern, der chemikalisch ähnlich zu Meteoriten ist, die diese Elemente führen.

„Nachweise, dass die für Leben notwendige chemische Energie in dem Ozean eines kleinen Saturnmondes existiert ist ein wichtiger Meilenstein für unsere Suche nach habitablen Welten außerhalb der Erde“, sagte Linda Spilker, Wissenschaftlerin des Cassini Projekts im ‚NASA Jet Propulsion Laboratory‘ in Pasadena, Kalifornien.

Während des letzten und zugleich niedriegsten Vorbeiflugs von Cassini an Enceladus am 28. Oktober 2015 spürte die Sonde den Wasserstoff in der Wolke aus Gas und Eispartikeln auf. Bei früheren Vorbeiflügen konnte Cassini schon die anderen Zusammensetzungen der Gaswolke detektieren. So konnten die Wissenschaftler herausfinden, dass fast 98 Prozent des Gases aus Wasser besteht, 1 Prozent Wasserstoff und der Rest aus einer Mischung von anderen Molekülen, wie Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak.

Für diese Messungen kam das ‚Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS)‘ zum Einsatz, welches zunächst Cassini dienen sollte, die obere Atmosphäre des Saturnmondes Titan zu erforschen. Mit der Entdeckung der riesigen Gletscherspalten und emmitierenden Gaswolke and Enceladus‘ Südpol, wurde das Gerät auch für dessen Erforschung eingesetzt.

Cassini wurde nicht dafür gebaut, wirklich Leben zu entdecken, da die Existenz dieser Gaswolke bis zur Ankunft an Saturn nichtmal bekannt war geschweige denn bis zum Bau und Abflug der Sonde.

Hunter Waite, führender Autor der Cassini Studie, sagt, Leben könne nicht entdeckt werden, aber die ‚Nahrungsquelle‘ dafür hätten sie gefunden und es wäre wie ein ‚Süßwarenladen für Mikroben‘.

Die neuen Entdeckungen sind zusätliche, unabhängige Beweise dafür, dass hydrothermale Aktivitäten in Enceladus‘ Ozean stattfinden.

Aber nicht nur Enceladus besitzt solche Aktivitäten. Ein Artikel mit neuen Entdeckungen des Hubble Weltraumteleskops erschien kürzlich in The Astrophysical Journal Letters. Hier werden Beobachtungen von Jupiter’s Europa von 2016 beschrieben. Auch bei diesem Eismond konnte eine Wolke von Material entdeckt werden, die von der Oberfläche entweicht, an der gleichen Stelle, wo Hubble schon 2014 Anzeichen für eine solche Wolke gesehen hatte. Diese neuen Bilder sind also wiederrum zusätzliche Beweise für die Existenz einer solchen Gaswolke auch bei Europa.

Die Gaswolke bei Enceladus werden mit heißeren Regionen in Verbindung gebracht, also schauten wir nach Hubbles Bildern der Wolke bei Europa auf diese Regionen in der thermischen Karte von Galileo. Wir konnten feststellen, dass die Wolke genau auf der thermischen Anomalie sitzt“, so William Sparks vom Space Telescope Science Instituts in Baltimore. Sparks führte beide Hubble Studien in 2014 und 2016.

Wenn die Wolken und warmen Regionen also verknüpft sind, so die Wissenschaftler, dann könne es bedeuten, dass das entweichende Wasser die umgebende Oberfläche aufwärmt. Eine weitere Idee ist, dass das Wasser als feiner Nebel auf die Oberfläche zurückfällt, die Struktur der oberen Partikel verändert und sie so Wärme länger speichern können, als die restliche Landschaft.

Die Beobachtungen in 2014 und 2016 fanden beide mit dem ‚Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS)‘ statt. Sobald Europa sich vor Jupiter bewegt, wird ein Teil des Lichts von Jupiter durch die Wolke geblockt und kann so durch den Spektrographen entdeckt werden. Sparks und sein Team werden weiterhin das Weltraumteleskop Hubble nutzen, um Europa zu untersuchen, weitere Gaswolken zu finden und eventuell sogar die Häufigkeit deren Auftreten zu ermitteln.

Die künftige NASA Mission ‚Europa Clipper‘, die für die 2020er geplant ist, soll ähnliche Messungen wie Hubble machen, allerdings aus einem Abstand der tausende Male kleiner ist.

Wenn dort Gaswolken auf Europa sind, wie wir nun stark vermuten, dann werden wir mit Europa Clipper bereit für sie sein“, sagte Jim Green, Direkto der Planetenforschung im NASA Hauptsitz.

Weitere wichtige Instrumente, wie eine Verbesserung des Cassini INMS, werden an Bord der Europa Mission sein und uns so ein weiteres Stück näher bringen, nach Leben außerhalb der Erde suchen zu können.

 

Quelle: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170413140838.htm

Veröffentlichungen:

1. J. Hunter Waite, Christopher R. Glein, Rebecca S. Perryman, Ben D. Teolis, Brian A. Magee, Greg Miller, Jacob Grimes, Mark E. Perry, Kelly E. Miller, Alexis Bouquet, Jonathan I. Lunine, Tim Brockwell, Scott J. Bolton. Cassini finds molecular hydrogen in the Enceladus plume: Evidence for hydrothermal processes. Science, 2017; 356 (6334): 155 DOI: 10.1126/science.aai8703

2. W. B. Sparks, B. E. Schmidt, M. A. Mcgrath, K. P. Hand, J. R. Spencer, M. Cracraft, and S. E Deustua. Active Cryovolcanism on Europa? Astrophysical Journal Letters, 2017; 839: L18 DOI: 10.3847/2041-8213/aa67f8

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Shari van Treeck

Shari van Treeck, 29, hat BSc Geophysik und Meteorologie und MSc Physik der Erde und Atmosphäre mit dem Schwerpunkt Weltraumgeophysik an der Universität zu Köln studiert. Seit 2015 ist sie Doktorandin im Sonderforschungsbereich Transregio 32 an der Universität Bonn in der angewandten Geophysik.