Enceladus: Neue Hinweise auf Ozean unter dem Eis

Bei drei Vorüberflügen der Saturnsonde Cassini am Eismond Enceladus haben Astronomen neue Indizien dafür gefunden, dass sich unter der eisigen Oberfläche des Mondes ein lokaler Ozean aus Wasser befindet. Aus diesem Reservoir könnten sich auch die Fontänen am Südpol speisen, die die Sonde im Jahr 2005 erstmals beobachtet hat.

Bevor die Saturnsonde Cassini den Ringplaneten erreichte, hielt man die Mehrzahl seiner Monde für relativ langweilig: Mit Ausnahme des in eine dichte Atmosphäre gehüllten Titan schien es sich bei ihnen um tiefgefrorene eisige Welten zu handeln, auf denen es nicht viel zu entdecken gab.

Doch dann beobachtete Cassini spektakuläre Fontänen aus Eispartikeln und Wasserdampf, die aus der Südpolarregion von Enceladus ins All geschleudert wurden. Und bald tauchte der Verdacht auf, dass diese Fontänen eventuell aus einem Ozean aus flüssigem Wasser gespeist werden könnten, der sich unter der Oberfläche des 500 Kilometer durchmessenden Mondes verbirgt.

Jetzt liefern neue Untersuchungen, die auch auf Cassini-Daten beruhen, weitere starke Indizien für die Existenz eines lokalen Ozeans unter dem Eis. Die Wissenschaftler werteten die Daten eines Radioexperiments während dreier Vorüberflüge von Cassini an dem Mond in den Jahren 2010 und 2012 aus. Dabei hatte sich die Sonde dem Mond auf weniger als 100 Kilometer genähert - zweimal war sie dabei über die Südhalbkugel und einmal über den Nordhalbkugel geflogen.

Bei den Vorüberflügen wurde die Sonde von der Anziehungskraft des Mondes ganz leicht abgelenkt. Ihre Geschwindigkeit änderte sich dadurch um 0,2 bis 0,3 Millimeter pro Sekunde. Dies mag wenig erscheinen, ließ sich aber mithilfe der Radiosignale, die Cassini zur Erde sandte, messen. Auf diese Weise erhielten die Wissenschaftler einen Hinweis darauf, wie sich die Anziehungskraft von Enceladus entlang der Bahn der Sonde veränderte. Diese Daten ließen dann Rückschlüsse auf den inneren Aufbau des Mondes zu.

Enceladus: Neue Hinweise auf Ozean unter dem Eis 1404-008

Enceladus: Neue Hinweise auf Ozean unter dem Eis 1404-008

So stellen sich die Wissenschaftler den inneren Aufbau von Enceladus vor: Eine Gesteinskern im Inneren ist von einer dicken Eisschicht umgeben, auf der Südhalbkugel gibt es dazwischen noch einen Ozean aus Wasser.

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Enceladus: Neue Hinweise auf Ozean unter dem Eis 1404-008b

Enceladus: Neue Hinweise auf Ozean unter dem Eis 1404-008b

Eine höhere Anziehungskraft als gewöhnlich deutet beispielsweise auf einen Berg oder eine andere Massenansammlung hin, während eine geringere Anziehungskraft auf ein Massendefizit hinweist. Bei den Vorüberflügen stellten die Wissenschaftlern nun eine geringere Masse als erwartet an der Oberfläche der Südpolarregion fest und eine höhere Masse in einer Tiefe von 30 bis 40 Kilometern.

"Wenn man die Bewegung der Raumsonde so untersucht und zudem die Topografie des Mondes berücksichtigt, die wir dank der Kameras von Cassini kennen, erhalten wir praktisch ein Fenster in den inneren Aufbau von Enceladus", erläutert Luciano Iess von der Università La Sapienza in Rom, der auch Erstautor eines Fachartikels über die Beobachtungen in der Fachzeitschrift Science ist. "Die Abweichungen der Bewegung der Raumsonde lassen sich am einfachsten erklären, wenn man eine asymmetrische innere Struktur annimmt, wie etwa eine Eisschicht, die in der südlichen Hemisphäre über flüssigem Wasser in einer Tiefe von 30 bis 40 Kilometern liegt."

Die Daten wären auch mit der These vereinbar, dass Enceladus über einen globalen Ozean verfügt, doch würde sich, so die Wissenschaftler, ein lokaler Ozean, der sich vom Südpol bis etwa zum 50. südlichen Breitengrad erstreckt, am besten mit der Topographie des Mondes und den in der Tigerstreifen-Region gemessenen höheren Temperaturen in Einklang bringen lassen. Die Tigerstreifen-Region ist der Bereich, aus dem die Fontänen von Enceladus kommen.

Der lokale Ozean 30 bis 40 Kilometer unter dem Eis dürfte eine Tiefe von ungefähr zehn Kilometern haben. Es ist zwar nicht sicher, dass er durch Spalten und Brüche im Eis mit den Fontänen an der Oberfläche verbunden ist, erscheint den Forschern aber als durchaus möglich. Flüssiges Wasser gilt als notwendige Zutat für die Entwicklung von Leben. Der Nachweis eines verborgenen Sees aus Wasser würde Enceladus somit noch interessanter machen, als der Saturnmond ohnehin schon ist.

Quelle: http://astronews.com/news/artikel/2014/04/1404-008.shtml

101 Geysire auf Saturnmond identifiziert

Astronomen ist es gelungen, mithilfe von Daten der Saturnsonde Cassini 101 einzelne Geysire auf dem eisigen Mond Enceladus zu identifizieren. Die Analyse der Daten ergab, dass die Quelle der Geysire offenbar tief im Inneren des Saturntrabanten zu finden ist und somit flüssiges Wasser aus dem unterirdischen Ozean an die Oberfläche gelangen kann.

Der Mond Enceladus galt lange Zeit als relativ langweilige eisige Welt im Orbit um den Ringplaneten Saturn. Dann aber entdeckte man auf Bildern der Sonde Cassini Fontänen, die aus der Südpolarregion des Mondes ins All schießen. Sie stammen alle aus einem Bereich mit langen tiefen Furchen im Eis, die die Wissenschaftler inzwischen "Tigerstreifen" getauft haben. Unter der eisigen Oberfläche des Saturnmonds vermuten die Astronomen zudem einen Ozean aus flüssigem Wasser.

Ein Forscherteam hat nun Cassini-Beobachtungen der Tigerstreifen-Region aus fast sieben Jahren ausgewertet und so eine Karte erstellen können, auf der die Orte von 101 individuellen Geysiren eingetragen sind. Sie allen haben ihren Ursprung in einer der Tigerstreifen-Furchen und scheinen zudem in Verbindung mit lokalen "Hotspots" zu stehen, also kleinen Bereichen, in denen eine etwas höhere Temperatur gemessen wird. Dies wiederum ist ein Indiz für den Ursprung der spektakulären Fontänen.

Seit der ersten Sichtung der Geysire im Jahr 2005 versuchen die Wissenschaftler herauszufinden, wie genau sie entstehen und woher sie stammen. Eine Theorie bringt die Geysire mit der Gezeitenwirkung in Verbindung, die der riesige Saturn auf den umlaufenden Eismond ausübt. So wäre es beispielsweise möglich, dass Enceladus so gestaucht und gestreckt wird, dass gegenüberliegende Wände in den Tigerstreifen-Furchen aneinanderreiben, wodurch dann Wärme entsteht und schließlich Dampf und Flüssigkeit für die Geysire frei wird.

Enceladus: Neue Hinweise auf Ozean unter dem Eis 1407-041

Enceladus: Neue Hinweise auf Ozean unter dem Eis 1407-041

Blick auf die Geysir-Region auf Enceladus.

Großansicht: http://astronews.com/news/artikel/2014/07/1407-041a.shtml

Andere vermuteten, dass sich Brüche im Eis durch die Gezeitenwirkung öffnen und wieder schließen und dadurch immer wieder Wasser aus tieferen Regionen an die Oberfläche gelangen kann. Welcher Prozess genau zur Entstehung der Geysire führt, ließ sich bislang kaum sicher sagen. Die nun vorgestellten Daten liefern jedoch sehr konkrete Hinweise auf den Ursprung.

Als die Wissenschaftler nämlich die genauen Orte der Geysire mit vergleichsweise groben Wärmedaten der Region verglichen, stellten sie fest, dass die höchste Geysir-Aktivität sich dort findet, wo auch am meisten Wärmestrahlung ausgesandt wird. Auch die Gezeitenverformung war dort am größten, wo sich die meisten Geysire befanden.

Eine weitere Karte mit hochaufgelösten Wärmekarten lieferte dann den entscheidenden Hinweis: Offenbar stimmten die Orte einzelner Geysire mit kleinen lokalen Hotspots überein, die einen Durchmesser von deutlich weniger als 100 Metern aufwiesen. So kleine wärmere Bereiche aber lassen sich kaum durch Reibung erklären, die durch Gezeiten verursacht wird. Viel besser passt als Erklärung in diesem Fall die Kondensation von Dampf an den oberflächennahen Wänden der Furchen.

"Als wird diese Ergebnisse in den Händen hielten, wussten wir sofort, dass die Wärme nicht etwa die Geysire verursacht, sondern genau umgekehrt", erläutert Carolyn Porco vom Cassini Imaging Team am Space Science Institute in Boulder im US-Bundesstaat Colorado. "Es verriet uns auch, dass die Geysire kein Oberflächenphänomen sind, sondern eine viel tiefere Quelle haben."

Bei dieser Quelle muss es sich, so die Analyse der Wissenschaftler, um den unterirdischen Ozean handeln, der schon seit längerem unter der eisigen Oberfläche des Saturnmonds vermutet wird. Auf seine Existenz hatten beispielsweise Schwerefeldmessungen während der Vorüberflüge von Cassini hingewiesen (astronews.com berichtete).

In einer anderen Studie wurde die sich verändernde Helligkeit der Geysire untersucht. Geht man davon aus, dass die Entstehung der Fontänen tatsächlich etwas mit dem Öffnen und Schließen der Furchen durch die Gezeitenwechselwirkung mit Saturn zu tun hat, lassen sich die Helligkeitsvariationen bereits mit dem einfachsten Modell über die Gezeitenwirken erklären. Allerdings konnten die Forscher damit noch nicht alle Eigenschaften der Geysire erklären, etwa den genauen Zeitpunkt, wann die Geysire heller werden.

Die Ergebnisse sind in zwei Fachartikeln beschrieben, die gerade in der Zeitschrift The Astronomical Journal erschienen sind.

Quelle: http://astronews.com/news/artikel/2014/07/1407-041.shtml

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