Enceladus: Der unter dem Eis verborgene Ozean

Ein aktiver Mond mit spektakulären Geysiren

Nur wenige Planeten in unserem Sonnensystem sind so faszinierend wie Enceladus. Von einigen wird angenommen, dass sie unter ihren gefrorenen Hüllen Ozeane aus flüssigem Wasser beherbergen, aber Enceladus projiziert seinen Ozean in den Weltraum, wo Raumsonden Proben entnehmen können.

Enceladus, der sechstgrößte Saturnmond mit einem Durchmesser von 504 km, wurde 1789 vom Astronomen entdecktWilliam Herschel(1738-1822). Diese eisige Welt umkreist Saturn in nur 1,37 Tagen 238.000 km und ist starken Gezeitenkräften ausgesetzt, die ihr Inneres aktiv halten. Die MissionCassini(2004-2017) entdeckte 2005 Dampf- und Eispartikelwolken, die aus seinem Südpol austraten, was Enceladus zu einem der geologisch aktivsten Körper im Sonnensystem machte.

Diese Federn, die durch vier große parallele Brüche austreten, die den Spitznamen „Tigerstreifen“ tragen (Bagdad Sulcus, Damaskus Sulcus, Kairo SulcusUndAlexandria Sulcus), enthalten Wasser, Salze, organische Moleküle und sogar nanoskopische Kieselsäurekörner. Letztere deuten auf hydrothermale Wechselwirkungen zwischen flüssigem Wasser und dem Gesteinskern bei Temperaturen > 90 °C hin.

Ein globaler Ozean unter dem Eis

Die Daten vonCassinibestätigte 2015 die Existenz eines globalen unterirdischen Ozeans mit einer Tiefe von 10 bis 30 km, der von einer 20 bis 30 km dicken Eiskruste bedeckt ist. Dieser Ozean, flüssig gehalten durch:

• Die Gezeitenkräfte des Saturn (Wärmeabgabe von 5 bis 15 GW),
• Die Radioaktivität des Gesteinskerns,
• Exotherme chemische Reaktionen,

könnte bis zu 10 halten⁷ km³Salzwasser (ähnlich wie terrestrische Ozeane im Salzgehalt). Gravimetrische Messungen zeigen, dass dieser Ozean in direktem Kontakt mit dem Silikatkern steht und so einen komplexen chemischen Austausch ermöglicht.

Chemische Zusammensetzung und Bewohnbarkeitspotenzial

Analysen von Fahnen mit dem INMS-SpektrometerCassinihaben festgestellt:

• Wasser (H₂O) bei 90 %,
• Kohlendioxid (CO₂),
• Methan (CH₄),
• Ammoniak (NH₃),
• Komplexe organische Verbindungen (einschließlich Vorläuferaminosäuren),
• Molekularer Wasserstoff (H₂), Indikator für hydrothermale Aktivität.

Die gleichzeitige Anwesenheit von H₂,CO₂und CH₄schlägt Prozesse vorMethanogeneseähnlich denen, die in terrestrischen Hydrothermalquellen beobachtet werden. Der geschätzte pH-Wert (8,5 bis 10,5) und die Temperatur (0 bis 90 °C) stimmen mit extremophilen mikrobiellen Lebensformen überein.

Ursprung und geologische Entwicklung

Drei Hauptszenarien erklären die Entstehung von Enceladus:

1. Primitive Akkretion: Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren im Saturnnebel mit früher Differenzierung in einen felsigen Kern und einen eisigen Mantel.
2. Späte Neuordnung: Eine Episode starker Erwärmung vor 100 Millionen Jahren (vorgeschlagen vonFrancis Nimmo(1970-)) hätte den heutigen Ozean geschaffen.
3. Riesiger Aufprall: Eine Kollision mit einem anderen Himmelskörper hätte die Kruste gebrochen und kryovulkanische Aktivität ausgelöst.

Die Oberfläche von Enceladus bietet abwechslungsreiche Terrains:

• Antike Kraterregionen (Alter > 4 Milliarden Jahre),
• Junge, glatte Ebenen (Alter < 100 Millionen Jahre) in der Nähe des Südpols,
• Die berühmten „Tigerstreifen“ (aktive Brüche mit einer Tiefe von 2 km).

Zukünftige Erkundungs- und Weltraummissionen

Zur Erforschung von Enceladus sind mehrere Missionen geplant:

• Enceladus Orbilander(NASA, vorgeschlagen für 2038): Orbiter und Lander zur Analyse von Fahnen und zur Suche nach Biosignaturen.
• Moonraker(ESA, Phase-A-Studie): Mission zur Rückführung von Plume-Proben.
• ELF (Enceladus Lebensfinder): Konzept zum Nachweis von Aminosäuren und Lipiden.

Diese Missionen werden Instrumente der neuen Generation nutzen, wie zum Beispiel:

• Hochauflösende Massenspektrometer,
• Fluoreszenzmikroskope zum Nachweis von Zellen,
• DNA/RNA-Sequenzierertragbar.

Quellen:NASA – Enceladus-Übersicht, Waite et al. (2017) - Natur, Hsu et al. (2015) - Natur(H-Erkennung₂), ESA – Mission Juice.