06.04.2014, 09:00 Uhr | 0 |

Daten von „Cassini“ ausgewertet Saturnsonde findet Ozean unter dem ewigen Eis des Mondes Enceladus

Astrophysiker haben in der Tiefe des Saturnmondes Enceladus einen rund acht Kilometer tiefen Ozean ausgemacht. Geholfen haben ihnen bei dieser spektakulären Entdeckung die Radiosignale der Saturnsonde „Cassini“, die dem Mond drei Jahre lang sehr nahe kam.

Künstlerischer Blick auf Enceladus
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Ein künstlerischer Blick in eine andere Welt: Der Mond Enceladus mit dem Gasplaneten Saturn im Hintergrund. 

Foto: NASA

Er ist benannt nach einem Giganten der griechischen Mythologie und ist dabei selbst recht winzig: Der Saturnmond Enceladus füllt mit seinen 504 Kilometern Durchmesser weniger als ein Prozent vom Volumen des Erdtrabanten. Auch unter den 62 bekannten Saturnmonden ist Enceladus nur der sechstgrößte. Doch der 14. Saturnmond bietet ein einzigartiges Schauspiel: Von seiner bei minus 180 Grad Celsius eigentlich erstarrten Oberfläche schießen regelmäßig Fontänen aus Wassereispartikel hunderte Kilometer weit ins All. Das macht verständlich, warum er nach dem Giganten Enceladus, was übersetzt der Tobende heißt, benannt wurde.

Senke im Gelände der Südpolregion als Indiz für Wasser

Diese Fontänen lassen Planetenforscher schon seit lange vermuten, dass es tief unter dem bizarren Spektakel flüssiges Wasser gibt. Ein wichtiges Indiz für diese These ist eine auffällige, bis zu einem Kilometer tiefe Senke im Gelände der aktiven Südpolregion. Jetzt vermeldet ein Team um den italienischen Astrophysiker Luciano Less von der Sapienza-Universität in Rom Vollzug: Das Meer liegt 30 bis 40 Kilometer unter der Eiskruste und ist selbst etwa acht Kilometer tief. Der Ozean ist rund um den Südpol bis in die Region des 50. Breitengrades zu finden. Er besitzt so viel Wasser wie der größte der fünf Großen Seen Nordamerikas, der Lake Superior. Das ist immerhin der größte See Nordamerikas und das zweitgrößte Binnengewässer auf der Erde.

„Messungen zeigen am Südpol eine negative Anomalie im Schwerefeld“

Die Sonde „Cassini“ erforscht die Ringe des Saturns und die Monde Titan und eben Enceladus mit hochauflösenden Messinstrumenten. Oftmals fliegt „Cassini“ sehr nah an der Mondoberfläche vorbei. Der geringste Abstand lag bei nur 23 Kilometern, das ist Rekord für Sonden im Sonnensystem. Die Forscher hatten die Radiosignale von drei Vorbeiflügen ausgewertet, bei denen diese dem Mond bis auf 100 Kilometer nahe kam.

Bei diesen Vorbeiflügen zwischen 2010 und 2012 zeichneten die Empfangsantennen der NASA die Radiowellen auf, als sich „Cassini“ dem Saturnmond näherte. Dessen Anziehungskraft veränderte dabei geringfügig die Flugbahn der Sonde. Dadurch wurde auch die Frequenz des Radiosignals ein Stück weit verschoben. Aus diesen Verschiebungen berechneten die Forscher die Eigenheiten vom Schwerefeld des Tobenden und schlossen daraus auf die Massenverteilung.

„Der einzige sinnvolle Kandidat für dieses Material ist Wasser“

Zu erwarten wäre gewesen, dass durch das fehlende Material am Südpol die Schwerkraft reduziert ist. Tatsächlich zeigte sich: Die Schwerkraft war während der drei „Cassini“-Passagen sogar etwas größer als erwartet. Das bedeutet, dass in der Tiefe Material mit einer größeren Dichte als Eis einen Teil der fehlenden Masse ausgleicht. „Der einzige sinnvolle Kandidat für dieses Material ist Wasser“, erläutert David Stevenson vom California Institute of Technology (Caltech) und Co-Autor der jetzt im US-Fachjournal „Science“ veröffentlichten Untersuchung.

Bedingungen wie auf der frühen Erde möglich

Besonders spannend: Da der Boden des Enceladus-Ozeans aus Silikat-Felsen besteht, könnten sich dort durch chemische Reaktionen mit Wasser Bedingungen wie vor der Entstehung des Lebens auf der frühen Erde entwickeln. Das hängt vor allem davon ab, ob das Wasser bis an den festen Gesteinskern des Mondes heranreicht.

„Dann könnten dort Bedingungen herrschen, die manchen Stellen am Meeresgrund der Erde ähneln, etwa in der Nähe der schwarzen Raucher. Dort, wo heißes, mineralreiches Wasser aus dem Untergrund quillt, florieren üppige Lebensgemeinschaften“, sagt etwa Dirk Schulze-Makuch, der nicht an der Studie beteiligt war und der momentan als Gastprofessor an der TU Berlin tätig ist. „Wäre der Ozean oben und unten von Eis begrenzt, so wie es beim Jupitermond Ganymed vermutet wird, wäre er astrobiologisch nicht besonders vielversprechend.“

„Das folgt allein schon aus den Dichteunterschieden“

Jonathan Lunine von der New Yorker Cornell Universität ist sich dagegen sicher, dass der Ozean im Kontakt mit dem Gesteinskern ist. „Da es auf Enceladus, anders als auf Ganymed, nur eine Sorte Eis gibt, würde Eis am Boden eines Ozeans in Stücke brechen und nach oben schwimmen, im Gegenzug würde das Wasser so weit absinken, bis es schließlich auf das Gestein treffen würde. Das folgt allein schon aus den Dichteunterschieden.“

Durch den Nachweis eines großen Ozeans unter der Enceladus-Oberfläche glauben die Wissenschaftler, dass sie nun auch die Quelle der Wassereis-Fontänen gefunden haben, die „Cassini“ bereits im Jahre 2005 in der Südpol-Region des Saturnmondes entdeckt hatte. Die Sonde fand damals auf dem Mond eisspeiende Spalten, die von den Wissenschaftlern „Tigerstreifen“ getauft wurden. Beim Flug durch diese Fontänen entdeckte „Cassini“ darin organische Verbindungen.

Fontänen speien in einem kosmischen Rhythmus

Die Fontänen unterliegen einem kosmischen Rhythmus: Die Helligkeit und damit deren Ausstoß ist am höchsten, wenn Enceladus auf seiner elliptischen Umlaufbahn am weitesten von seinem Mutterplaneten Saturn entfernt ist. Als Erklärung gilt, dass Gezeitenkräfte die Oberflächenspalten weit auseinander reißen und dadurch solche Riesenfontänen entstehen.

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Von Detlef Stoller
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