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Eismond mit heißen Quellen

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 11.03.2015 15:13

Geochemiker haben mit der Raumsonde Cassini winzige Quarzkörnchen im sogenannten E-Ring des Saturn gefunden. Sie wären Indizien für hydrothermale Tätigkeit bei mindestens 90 Grad Celsius auf dem Eismond Enceladus. Unter solchen Umständen wäre auch Leben auf dem rund 500 Kilometer großen Mond denkbar. Die Studie wird in der aktuellen "Nature" veröffentlicht.

Schnitt durch den Saturn-Mond Enceladus. (Bild: Nasa/JPL)Die nur wenige Nanometer großen Körnchen waren dem Staubanalyse-Instrument CDA an Bord der Raumsonde ins Netz gegangen. "Es ist das einzige rein deutsche Instrument", meint Frank Postberg, Physiker an der Universität Heidelberg und Co-Autor der "Nature"-Studie. Der Cosmic Dust Analyser sieht aus wie eine offene 50 x 45 Zentimeter große, im Inneren goldbeschichtete Büchse. Sie kann so ausgerichtet werden, dass ihre Öffnung in Flugrichtung der Raumsonde zeigt und so Staubkörnchen einfängt. Das Instrument kann Flugrichtung, Geschwindigkeit, Masse und chemische Zusammensetzung eines Staubkörnchens messen.

Die Daten, die das Team um Frank Postberg und Erstautor Sean Hsu von der Universität von Colorado in Boulder, analysierten, zeigten Körnchen von höchstens neun Nanometer Durchmesser an, die hauptsächlich aus Silizium und Sauerstoff bestanden. Sie stammen aus dem E-Ring des Saturn, dem feinsten und am weitesten von Saturn entfernten Ring, in dem auch Enceladus seine Bahn um den Gasriesen zieht. Die Forscher haben mit Experimenten und Anleihen bei irdischen Hydrothermalquellen versucht, die Entstehung der winzigen Quarzkörnchen auf dem fernen Saturnmond zu klären. "Wir haben methodisch nach Erklärungen gesucht, aber jedes neue Ergebnis deutete auf einen einzigen, sehr wahrscheinlichen Ursprung", so Postberg.

Aufnahme vom Südpol des Enceladus mit Wasser- und Eispartikeln. (Bild: Nasa/JPL)Dieser Ursprung ist hydrothermal: Erhitztes, leicht alkalisches Wasser mit nur mäßigem Salz- aber dafür hohem Siliziumdioxidgehalt kühlt schnell ab. Dass Enceladus unter seiner dicken Eiskruste einen Ozean aus flüssigem Wasser und einen Gesteinskern besitzt, war schon seit geraumer Zeit bekannt, auch dass das Wasser salzhaltig ist. Die Experimente der Forscher um Hsu und Postberg deuten aber zusätzlich darauf hin, dass es auf dem Mond Stellen geben muss, an denen das Wasser auf mindestens 90 Grad Celsius erhitzt wird. Das Siliziumdioxid kann wiederum nur aus dem Gesteinskern stammen, irgendwo dort, am Boden des Ozeans müssen die Prozesse ablaufen, die zu den Quarzkörnchen geführt haben. Nach Ansicht der Chemiker dringt das Wasser des Ozeans in den porösen Gesteinskern ein, wird dort aufgeheizt und mit Siliziumdioxid beladen. Danach müssen diese Wässer sehr schnell durch die Wassersäule transportiert werden, sonst wären die Quarzkörner größer.

Nicht geklärt ist allerdings, woher der kleine Mond die Energie für derartige Hydrothermalsysteme nimmt. "Das ist auf jeden Fall eines der größten Rätsel, die uns Enceladus bisher aufgegeben hat", so Postberg, denn die Gezeitenkräfte des Saturn, die Enceladus wie alle anderen Monde durchkneten, reichen offenbar nicht aus. Hier kommen mögliche Analogien auf der Erde ins Spiel. "Die Bedingungen, die Hsu und seine Kollegen beschreiben, ähneln auf bestechende Weise dem irdischen Hydrothermalfeld Lost City", schreibt Gabriel Tobie, Wissenschaftler am Labor für Planetologie und Geodynamik der Universität Nantes, in "Nature".

Bis zu 60 Meter hoch werden die Wolkenkratzer. (Bild: UW, IFE, URI-IAO, NOAA)Lost City ist ein weltweit bislang einzigartiges Hydrothermalfeld am Atlantismassiv vor der Nordamerikanischen Ostküste. Anders als bei den viel häufigeren Schwarzen Raucher kommt hier nur mäßig warmes Wasser aus dem Meeresboden, das obendrein auch nicht mit Mineralen beladen ist. Energiequelle ist die sogenannte Serpentinisierung, die Umwandlung des Minerals Olivin mit Hilfe von Wasser in Serpentinit. Es ist ein chemischer Vorgang, bei dem Energie freigesetzt wird. "Unsere Resultate weisen auf eine solche Serpentinisierung des Gesteinskerns als weitere mögliche Energiequelle hin", so Postberg, "nun ist es an den Geophysikern Modelle zu entwickeln, die die beobachteten Effekte erklären können."

Hydrothermalsysteme mit vergleichsweise erträglichen 90 Grad Wassertemperatur wären jedenfalls eine hervorragende Umgebung für mikrobielles Leben, vorausgesetzt sie produzieren neben dem als Lebensgrundlage ganz und gar ungeeigneten Quarz auch etwas, das als Nährstoffquelle dienen könnte. Offenbar hat Cassinis Staubfänger auch noch anderes als Quarzkörnchen eingefangen, möglicherweise ist auch etwas Nahrhaftes darunter. Allerdings halten sich die Forscher in dieser Frage noch bedeckt. "Da ist noch nichts spruchreif", bemerkt Frank Postberg knapp.