04. Apr. 2014

Die Raumsonde Cassini hat am Südpol von Enceladus Wasserdampf-Fontänen fotografiert.

Als der britische Astronom Wilhelm Herschel im Sommer des Jahres 1789 den Saturnmond Enceladus entdeckte, konnte er nicht einmal im Entferntesten ahnen, wie interessant dieser helle Punkt in seinem Fernrohr wirklich ist. Denn nun haben Planetologen Hinweise gefunden, dass sich ein Ozean unter der Eiskruste verbirgt. Näheres dazu wurde jetzt auf einer Pressekonferenz des Wissenschaftsmagazins "Science" bekannt gegeben.

Ein internationales Team unter Leitung von Luciano Iess, Professor für Raumfahrtingenieurwesen an der römischen Universität La Sapienza, hat am Südpol des Saturnmondes Enceladus eine Abnahme des Schwerefeldes entdeckt. Eine solche Anomalie war erwartet worden, weil sich auf Bildern des nur 500 Kilometer messenden Trabanten deutlich eine Senke abzeichnet. Allerdings war die Schwerkraftverringerung wesentlich geringer, als man aufgrund der Delle berechnet hatte. "Irgendetwas muss sie also kompensieren", erklärt Marvin Goldberger vom Caltech in Pasadena. Flüssiges Wasser ist schwerer als das Eis, das den Mond umgibt. "Deshalb", ergänzt sein Kollege David Stevenson, "denkt man automatisch an flüssiges Wasser".

Projektleiter Luciano Iess führt weiter aus: „Wir vermuten, dass 30 bis 40 Kilometer tief unter der Oberfläche ein Ozean liegt, der acht bis zehn Kilometer mächtig ist.“ Anders als beim Jupitermond Europa bedeckt der Enceladus-Ozean allerdings nicht den gesamten Gesteinskern des Mondes, sondern bildet nur ein ausgedehntes Meer auf der Südhemisphäre. Das könnte sich durchaus bis hinauf zum 50. Grad südlicher Breite erstrecken. Auf irdische Verhältnisse übertragen hieße das, dass der Ozean den gesamten Südpol bis hinauf zu den Falkland-Inseln bedecken würde. Die Wassermassen müssen beachtlich sein, liegen mindestens bei denen des Oberen Sees zwischen den USA und Kanada, des größten Sees Nordamerikas.

Eine Antenne des Deep-Space-Network, mit dem die Nasa Kontakt zur Raumsonde Cassini hält.

Eine Antenne des Deep-Space-Network, mit dem die Nasa Kontakt zur Raumsonde Cassini hält.

Bild: Science/Nasa/JPL-Caltech
Die US-Sonde Cassini am Saturn mit seinen Ringen.

Die US-Sonde Cassini am Saturn mit seinen Ringen.

Bild: Nasa/JPL-Caltech
Schnitt durch den Saturnmond Enceladus mit dem Regionalozean am Südpol.

Schnitt durch den Saturnmond Enceladus mit dem Regionalozean am Südpol.

Bild: Science/Nasa/JPL-Caltech
Der Saturnmond Enceladus mit den charakteristischen Streifen am Südpol, aus denen Wasserfontänen austreten.

Der Saturnmond Enceladus mit den charakteristischen Streifen am Südpol, aus denen Wasserfontänen austreten.

Bild: Science/Nasa/JPL-Caltech
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Eine Antenne des Deep-Space-Network, mit dem die Nasa Kontakt zur Raumsonde Cassini hält.

Bild: Science/Nasa/JPL-Caltech

Die US-Sonde Cassini am Saturn mit seinen Ringen.

Bild: Nasa/JPL-Caltech

Schnitt durch den Saturnmond Enceladus mit dem Regionalozean am Südpol.

Bild: Science/Nasa/JPL-Caltech

Der Saturnmond Enceladus mit den charakteristischen Streifen am Südpol, aus denen Wasserfontänen austreten.

Bild: Science/Nasa/JPL-Caltech

Damit überrascht der kleine Saturn-Mond die Planetologen erneut. Schon bei ihrem ersten Vorbeiflug 2005 entdeckte die Saturnsonde Cassini heftige geologische Aktivität: In der Südpolarregion schießen aus aus vier 130 Kilometer langen und zwei Kilometer breiten Rissen in der eisigen Oberfläche geysirartige Fontänen Hunderte von Kilometern hoch hinauf in den Weltraum. Sie bestehen aus Wasserdampf, Eis und Salzen. Mit einem solchen Phänomen hatte niemand gerechnet, schließlich liegt die Oberflächentemperatur bei minus 180 Grad Celsius.

Die Ursache dieser Fontänen könnten Taschen mit flüssigem Wasser unter der eisigen Oberfläche sein, so die ersten Vermutungen. Also sollte die innere Struktur von Enceladus bestimmt werden. Dafür flog Cassini im April 2010 und im Mai 2012 dreimal weniger als 100 Kilometer dicht an dem Mond vorbei. Mit Hilfe eines Mikrowellen-Trägersignals vermaß dabei das Team unter Leitung von Luciano Iess Veränderungen der Cassini-Flugbahn. Die Bahn der Sonde wurde bei den Passagen um mehrere Millimeter pro Sekunde beschleunigt und abgebremst. Dabei spielen mehrere Faktoren eine Rolle: der Druck, den das Sonnenlicht auf die Sonde ausübt, die Wärme, die die Instrumente an Bord während der Messungen entwickeln, die Zugkräfte, die die Partikelströme aus der Südpolarregion ausüben und schließlich auch das Schwerefeld, um das es den Forschern ging.

Die Analyse der Bahndaten verriet auch, dass Enceladus ein sogenannter „differenzierter“ Himmelskörper ist: Ein relativ großer Gesteinskern ist von einem rund 50 Kilometer dicken Eismantel umhüllt. Die Gezeitenkräfte des Riesenplaneten Saturn führen allerdings dazu, dass dieser Eismantel stellenweise schmilzt. Die Kräfte des Saturns wirken an den Mondpolen am stärksten, die Forscher hatten daher schon damit gerechnet, dass sich flüssiges Wasser vor allem dort bildet. Ob die Nordhemisphäre des Enceladus ebenfalls über einen Ozean verfügt, ist jedoch unklar. Der Südozean hat auf jeden Fall direkten Kontakt zum Gesteinskern, "anders", so Marvin Goldberger, "lässt sich der Salzgehalt der Fontänen nicht erklären". Genauso wie der mondumspannende Ozean auf Europa böte der begrenzte Wasserkörper auf Enceladus geeignete Bedingungen für wie auch immer geartetes Leben. Anders als Europa steht der winzige Saturn-Trabant jedoch bei keiner Raumfahrtagentur auf dem Fahrplan. Die Chancen, dass in den kommenden Jahrzehnten eine irdische Sonde näher nachsieht, sind denkbar gering.