13.02.2015, 10:49 Uhr | 0 |

Unberührte Wasserprobe entnommen Saturnmond Enceladus im Visier: Eisschmelzsonde schafft Durchbruch in Antarktis

Im Rahmen des Raumfahrtprojektes Enceladus Explorer (EnEx) ist es DLR-Forschern gelungen, eine Wasserprobe aus einem Gletschersee in der südlichen Antarktis zu entnehmen. Das Besondere: Das Wasser liegt seit Millionen Jahren verborgen unter einer dicken Eisschicht. Und weder die Probe noch das Unterwasserbiotop durften durch Mikroorganismen von der Oberfläche verunreinigt werden. 

Blood Falls/Blutfälle
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Ein rostbrauner, blutroter Strom ergießt sich aus dem antarktischen Taylor-Gletscher in den Lake Bonney. Eisenhaltiges extrem salziges Wasser tritt sporadisch durch kleine Risse in der Eiskaskade aus und verleiht so dem Wasser seine blutige Farbe – die sogenannten Blood Falls. Ziel der Untersuchung war ein subglazialer See von unbekannter Größe, überlagert von dickem Eis, mehrere Kilometer von dem kleinen Auslass von den Blutfällen entfernt. Das Wasser in dem See ist seit mutmaßlich zwei Millionen Jahren völlig von der Außenwelt abgeschieden.

Foto: Jill Mikucki/University of Tennessee Knoxville.

Was an den antarktischen Blood Falls auf der Erde gelungen ist, soll später einmal auch auf dem Saturnmond Enceladus möglich sein. Dafür wird das EnEx-Projekt über das Jahr 2015 hinaus fortgesetzt. Entwickelt wurde die Eisschmelzsonde namens IceMole (Eis-Maulwurf) von der Fachhochschule Aachen. Sie ist zwei Meter lang und hat die Form einer rechteckigen Röhre, umgeben von 16 Heizelementen. Am Schmelzkopf der Spitze befindet sich eine Eisschraube.

16 Meter durchs Eis gebohrt

Bei minus zehn Grad Celsius arbeitete sich die Sonde in das Eis hinein.15 Stunden lang. Legte einen Meter pro Stunde im Gletscher zurück. Vier deutschee Ingenieure verfolgten das Schauspiel während der ganzen Zeit auf Monitoren von der Basisstation aus. Per Kabel waren sie mit der IceMole verbunden. Plötzlich laufen gleich mehrere Kurven aus dem Ruder: Die elektrische Leitfähigkeit des Schmelzwassers an der Spitze des IceMoles steigt deutlich an. Die Temperatur des Schmelzkopfes nimmt zu und seine Vortriebsgeschwindigkeit ab.

Die Wissenschaftler stoppen den Eis-Maulwurf. Bislang hat er sich in einem Winkel von 65 Grad 16 Meter tief in den Gletscher geschmolzen. Eigentlich wurde der See unter dem Gletscher aufgrund der Aufklärungsinstrumente in größerer Tiefe erwartet. Doch tatsächlich: Der Durchbruch ist geschafft. Sie haben die Spalte durchbrochen, die Wasser aus dem Gletscher zu den Blood Falls transportiert.

Die Wissenschaftler können kontaminationsfreies subglaziales Wasser aus dem unterirdischen Gletschersee am Südpol entnehmen. Welche Mikroorganismen konnten in der Kälte, Dunkelheit und dem salzigen Wasser Millionen Jahre lang überleben? Diese Fragen sollen jetzt beantwortet werden.

Drei Jahre Vorbereitungszeit

Drei Jahre lang arbeiten Ingenieure und Wissenschaftler sechs verschiedener deutscher Hochschulen (FH Aachen, RWTH Aachen, TU Braunschweig, Universität Bremen, Universität der Bundeswehr München, Bergische Universität Wuppertal) bereits an dem vom Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum DLR geförderten Projekt EnEx-Enceladus Explorer und entwickeln ein entsprechendes Navigations- und Detektionssystem, um Wasserproben unter schwierigsten Bedingungen zu entnehmen.

Und doch ist der Erfolg der EnEx-Sonde an den antarktischen Blood Falls erst ein erster erfolgreicher Schritt des DLR. Das Zusammenspiel verschiedenster Technologien unter extremen Umweltbedingungen konnte erfolgreich eingesetzt werden. Jetzt folgt die Weiterentwicklung im Rahmen des EnEx-Eceladus Explorers, um dem eigentlichen Ziel, der Erkundung des Saturnmondes Enceladus, näher zu kommen.

Weitere technische Entwicklungen nötig

„Wenn EnEx auf dem Saturnmond Enceladus zum Einsatz kommen soll, dann muss er völlig selbstständig seinen Weg von der Oberfläche bis zu einer wasserführenden Spalte im Eispanzer des Saturnmondes finden. Zudem muss er die im Eiskörper vorhandenen Hindernisse wie zum Beispiel Hohlräume oder Meteoriten zuverlässig erkennen und einen Weg um sie herum finden können. Ein robustes, autonomes Navigationsverfahren ist daher eine Schlüsseltechnologie für EnEx, deren Entwicklung für die Realisierung einer solchen späteren Weltraummission absolut notwendig ist“, erklärt DLR-Projektmanager Oliver Funke.

Damit der IceMole seinen Weg durch das Eis zur Gletscherspalte finden kann, werden nun Schlüsseltechnologien wie akustische Navigationsverfahren auf Ultraschallbasis kombiniert mit Trägheitsnavigations- und Magnetometerverfahren weiterentwickelt, damit sie sich der Umgebung auf dem Saturnmond Enceladus anpassen können.

Zudem erarbeiten die Wissenschaftler eine komplexe 3D-Navigationslösung. Aufgabe der Sonde ist es, auf dem gesamten Weg Angaben zu Lage und Position melden zu können, dabei den optimalen Weg zu errechnen, wobei Risiko, Reichweite und Energieaufwand berücksichtigt werden müssen. Letztlich sollte die Sonde auch noch in der Lage sein, möglichen Hindernissen im Eis aus dem Weg zu gehen. 

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Von Petra Funk
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