Jupiter-Mond-Wasser

Im Januar 1610 wurden die vier größten Jupitermonde Europa, Io, Ganymed und Kallisto entdeckt. Seitdem faszinierten sie die Astronomen immer aufs Neue. Aktuell ist es wieder so. Neuste Daten und die daraus resultierenden Erkenntnisse sorgen für viel Gesprächsstoff in der Wissenschaft. Die Experten sind sich sicher, dass auf den Galileischen Monden gewaltige unterirdische Ozeane sind.

Wasser, der Stoff des Lebens, ist viel verbreiteter als zuvor angenommen. Auf dem Mars wurden riesige Eis- und Wasservorkommen entdeckt, was eine Sensation war. Nun ist sich die Wissenschaft auch einig, dass es auf den Jupitermonden Wasservorkommen gibt. Wieder wird spekuliert, ob dort möglicher Weise Leben existiert.

Besonderes Augenmerk haben die Experten nun auf Ganymed, den größten Trabanten unseres Sonnensystems. Sein Inneres ist wie eine Art riesiges Sandwich aufgebaut. Der Eismond hat eine durchschnittlich 150 Kilometer dicke Eisschicht. Darunter soll ein gewaltiger Ozean mit einer geschätzten Größe von über 100 Kilometer liegen, der wiederum von einem 700 Kilometer dicken Eismantel abgelöst werd , erklärt Geophysiker Joachim Saur von der Universität Köln. „Es gab bereits Hinweise von der Raumsonde ‚Galileo‘. Diese haben wir nun bestätigen können“, so Saur der vor kurzem mit einigen Kollegen in einem Fachartikel im „Journal of Geophysical Research“ beschrieb, wie mittels des „Hubble“-Teleskop der Ozean unter dem Eis entdeckt wurde, indem die Wissenschaftler die Polarlichter untersuchten.

Der Mond Ganymed, welcher größer ist als der Planet Merkur, hat ein eigenes Magnetfeld. Dadurch werden geladene kosmische Partikel aus dem All abgetrieben und bringen die Sauerstoffmoleküle der dünnen Mondatmosphäre zum Leuchten. Zudem wirkt das starke Magnetfeld des Jupiters auf den Mond und seine Polarlichter ein, jedoch schwächer als zuvor angenommen. Etwa alle zehn Stunden erscheinen die Polarlichter, was die Leuchterscheinungen optisch schaukeln lässt. „Das Magnetfeld von Ganymed sorgt dafür, dass die Polarlichter entstehen, Jupiters Magnetfeld lässt sie schaukeln“, erklärt Joachim Saur. Doch schaukeln die Polarlichter aber deutlich weniger, als gedacht. Sie bewegen sie sich gerade mal um zwei Grad anstatt wie zuvor vermutet, um sechs bis sieben Grad. Das ergaben Auswertungen von Bildern aus den Jahren 2010 und 2012, welche mit dem „Hubble“-Weltraumteleskop aufgenommen wurden.

Laut den Experten sei die einzige Erklärung dafür, das sich in der Tiefe des Mondes ein salzhaltiger Ozean befindet. Es wurden hunderte Computersimulationen durchgeführt und Berechnungen erstellt. Daraus lassen sich die Beobachtungen des „Hubble“-Weltraumteleskop nur durch die Präsenz großer Mengen flüssigen Wassers erklären. „Das scheint ein robuster Effekt zu sein“, sagt Joachim Saur. Die Experten vermuten mehr Wasser auf dem Mond Ganymed als auf der Erde. Laut früheren Messungen soll es neben Ganymed auch auf den anderen Jupitermonden Kallisto und Europa flüssiges Wasser geben. Die Astrologen interessieren sich besonders für die etwa über hundert Kilometer tiefen Meere auf Europa. Dort vermuten einige sogar den Lebensraum exotischer Wesen.

Das Wasser auf Europa hat Saur bereits genauer untersucht. Zusammen mit Kollegen hatte er mit dem „Hubble“-Weltraumteleskop riesige Fontänen aus Wasserdampf nachgewiesen, welche bis zu 200 Kilometer weit ins All, mit einer Geschwindigkeit von mehr als 700 Metern in der Sekunde, schießen. Doch sieht es so aus als seinen diese Erscheinungen sehr kurzlebig. „An den Beobachtungen zweifeln wir nicht“, erklärt Saur. „Wir wissen aber noch nicht, wie oft das Phänomen auftritt“.

Weitere Daten soll die ESA Sonde „Juice“ liefern, welche voraussichtlich im Jahr 2022 starten soll. Es ist geplant die Sonde mehrmals um den Jupitermond Europa und Kallisto kreisen und anschließend in einen Orbit um Ganymed einzuschwenken zu lassen. Zuvor plante die US-Weltraumbehörde NASA in Zusammenarbeit mit den Europäern die Jupitermonde zu erkunden, doch planen die Amerikaner nun eine eigene Mission. Für entsprechende Studien steht seit Jahren ein Budget in zweistelliger Millionenhöhe zur Verfügung. Der geplante „Europa Clipper“ soll um den Jupiter kreisen und bis zu 48-mal am Mond vorbeifliegen um weitere Forschungsdaten zu sammeln.

Laut Meinungen von Astrobiologen werden die Daten aus dem All aber nicht reichen. Der einzige Weg klare Erkenntnisse zu erlangen ob es Leben auf dem Galileischen Mond gibt, sei nur mit einer Landung möglich. Nur so können Hinweise auf Leben unter den Eisschichten zweifelsfrei entdeckt werden. Ideen um durch die Kilometer dicken Eisschichten zu kommen gibt es bereits. Allerdings wird die Realisierung solcher Pläne noch Jahrzehnte dauern.

Die Astrobiologen haben dennoch Grund zur Freude. Neue Erkenntnisse über den Saturnmond Enceladus zeigen, dass dort ebenfalls ein Meer aus flüssigem Wasser und Eisschichten ist. In diesem unterirdischen Ozean sprudeln heiße Quellen. Zuerst hatte man nur einige Vermutungen, doch nun hat ein internationales Forscherteam um Hsiang-Wen Hsu von der Universität von Colorado in Boulder Partikel eines Saturnringes analysiert und ausgewertet. Die Ergebnisse lieferten Hinweise auf aktuelle hydrothermale Aktivitäten. Dies sind die ersten hydrothermischen Aktivitäten jenseits des Planeten Erde.

Die Saturnsonde „Cassini“ entdeckte bereits vor 10 Jahren, dass es Ausbrüche von Vulkanen am Südpol des Mondes gab. Die ausgespien salzhaltigen Eiskristalle, die aus den Daten hervorgingen, liesen bereits damals auf einen unterirdischen Ozean schließen. Wie Auswertungen von Schwerkraftmessungen ergaben, liegt das Südpolarmeer in etwa zehn Kilometer Tiefe unter einer 30 bis 40 Kilometer dicken Eisschicht.

Die von Enceladus ausgestreuten Eispartikel speisen einen eigenen Saturnring. Im Vorbeiflug fing die Raumsonde „Cassini“ überraschender Weise Siliziumdioxid-Nanopartikel auf. Der größte Teil des irdischen Sandes besteht aus Siliziumdioxid, welcher ein Hauptbestandteil von herkömmlichen Glas ist. Die Analysen eines Forschungsteams der Universität Stuttgart ergaben das die SiO2-Nanopartikel solcher Größe nur unter relativ speziellen thermo-physikalischen Bedingungen entstehen können. Es ist ein alkalisches Wasser mit einem pH-Wert von 8,5 bis 10,5 und weniger als vier Prozent Salz dafür nötig. Dafür muss an der Kontaktstelle zwischen Gestein und Wasser eine Temperatur von über 90 Grad Celsius vorhanden sein.

Solche ähnliche Bedingungen finden sich auch auf der Erde im Hydrothermalfeld „Lost City“ des Atlantik und sie dienen als Modell für mögliche aktive Hydrothermalsysteme auf vereisten Trabanten. Das Thermalfeld im Atlantik wurde erst Anfang des Jahrtausends von Forschern entdeckt. In der 800 Meter Tiefe gelegenen „Verlorenen Stadt“ ragen 60 Meter hohen Schlote aus Kalkstein heraus, um die herum ein von Sonnenlicht unabhängiges Ökosystem in alkalischer Lauge existiert. Experten vermuten, dass an solchen Tiefsee-Thermalquellen sich das erste irdische Leben entwickelte. Schon vor den neusten Erkenntnissen war der Saturnmond Enceladus ein Favorit der Astrobiologen bei der Suche nach extraterrestrischem Leben. Die jetzigen Errungenschaften über das Vorhandensein von hydrothermaler Aktivität gibt Astrobiologen und Experten viel neuen Diskussionsstoff.

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