Auf den ersten Blick sieht Jupiters Mond Europa nicht wie die Erde aus. Es ist ein Mond, kein Planet, und er ist mit Eis bedeckt. Aber eines hat sie mit der Erde gemeinsam: einen warmen, salzigen Ozean.
Jetzt gibt es noch mehr Beweise dafür, dass Europas unterirdischer Ozean bewohnbar ist.
Wissenschaftler der NASA haben ein neues Modell entwickelt, das Europas Fähigkeit unterstützt, Leben zu unterstützen. Sie präsentierten ihre Arbeit auf der 2020 Goldschmidt-Konferenz , eine jährliche Konferenz zu Geochemie und ähnlichen Themen. Es wird von der European Association of Geochemistry und der Geochemical Society durchgeführt.
„Wir glauben, dass dieser Ozean für das Leben durchaus bewohnbar sein könnte.“
M. Melwani Daswani, Hauptautor, JPL.
Das Werk trägt den Titel „ Entwicklung flüchtiger Stoffe aus dem Inneren Europas in seinen Ozean .“ Die Autoren sind M. Melwani Daswani und S. D. Vance vom Jet Propulsion Laboratory. Ihre Arbeit wurde noch nicht begutachtet.
Europa ist einer der Galileischen Monde des Jupiter, der kleinste der vier. Seine Brüder Ganymed und Callisto können auch unterirdische Ozeane beherbergen, während der vierte Mond, Io, dies nicht tut.
Europas Ozean ist unter einer gefrorenen Kruste mit einer Dicke von etwa 10–30 km (6-19 mi) begraben, und ein flüssiger Ozean darunter kann 100 km (62 Meilen) dick sein. Die wahrscheinliche Wärmequelle für diese Flüssigkeit ist die Gezeitenbiegung aufgrund der monströsen Masse des Jupiter und Europas Orbitalresonanz mit den anderen galiläischen Monden. Die Beweise für diesen Ozean reichen bis auf die Raumsonden Voyager und Galileo zurück.
Diese Zeichnungen des Künstlers zeigen zwei vorgeschlagene Modelle der unterirdischen Struktur von Europa. Geologische Merkmale auf der Oberfläche, die mit dem Solid State Imaging (SSI)-System der NASA-Raumsonde Galileo aufgenommen wurden, könnten entweder durch die Existenz einer warmen, konvektiven Eisschicht erklärt werden, die sich mehrere Kilometer unter einer kalten, spröden Oberflächeneiskruste befindet (Topmodell ) oder durch eine Schicht aus flüssigem Wasser mit einer möglichen Tiefe von mehr als 100 Kilometern (unteres Modell). Wenn ein 100 Kilometer (60 Meilen) tiefer Ozean unter einer 15 Kilometer (10 Meilen) dicken europäischen Eiskruste existieren würde, wäre er zehnmal tiefer als jeder Ozean auf der Erde und würde doppelt so viel Wasser enthalten wie die Ozeane und Flüsse der Erde zusammen. Bild: NASA/JPL.
Diese auf der Goldschmidt-Konferenz vorgestellte neue Forschung legt nahe, dass sich dieser unterirdische Ozean endogen gebildet hat. Das bedeutet, dass es durch den Abbau wasserhaltiger Mineralien aufgrund von Gezeitenkräften oder radioaktivem Zerfall entstanden ist. Das steht im Gegensatz zu einem exogenen Ozean wie dem der Erde, der wahrscheinlich von Kometen und/oder Asteroiden auf die Erde gebracht wurde.
Diese Arbeit basiert hauptsächlich auf Daten der Galileo-Mission, die 1995 den Jupiter erreichte. Galileo führte eine Reihe von Umlaufbahnen des Jupiter und einiger seiner Monde durch, und die Mission endete, als sie 2003 zum Jupiter deorbitierte. Aber Bilder vom Hubble-Weltraumteleskop spielte auch eine Rolle.
Neu verarbeitete Galileo-Bilder der Oberfläche Europas zeigen Details, die in der Vielfalt der Merkmale auf der eisigen Oberfläche des Mondes sichtbar sind. Dieses Bild eines Bereichs namens Chaos Transition zeigt Blöcke, die sich bewegt haben, und Grate, die möglicherweise damit zusammenhängen, wie die Kruste aufgrund der Schwerkraft des Jupiter bricht. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute
„Wir konnten die Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften des Kerns, der Silikatschicht und des Ozeans modellieren“, sagte Hauptautor Daswani in a Pressemitteilung . „Wir stellen fest, dass verschiedene Mineralien in unterschiedlichen Tiefen und Temperaturen Wasser und flüchtige Stoffe verlieren. Wir haben diese flüchtigen Stoffe, von denen geschätzt wird, dass sie aus dem Inneren verloren gegangen sind, addiert und festgestellt, dass sie mit der vorhergesagten Masse des aktuellen Ozeans übereinstimmen, was bedeutet, dass sie wahrscheinlich im Ozean vorhanden sind.“
Während viele Forscher glauben, dass die Gezeitenbiegung für die Erwärmung verantwortlich ist, könnte auch radioaktiver Zerfall eine Rolle spielen. Aber was auch immer die Quelle war, als die Hitze und der Druck in Europa zunahmen, wurden wasserhaltige Mineralien abgebaut und dieses Wasser freigesetzt.
Einige wissenschaftliche Überlegungen sagen, dass das Wasser aufgrund der höheren Konzentrationen von Kalzium, Sulfat und Kohlendioxid für das Leben, wie wir es kennen, zu sauer sein könnte. Aber diese neue Modellierung legt nahe, dass dies nur vorübergehend war und der Ozean mit der Zeit reich an Chlorid wurde.
„Europa ist eine unserer besten Chancen, Leben in unserem Sonnensystem zu finden.“
M. MELWANI DASWANI, LEAD AUTHOR, JPL.
„Tatsächlich dachte man, dass dieser Ozean immer noch ziemlich schwefelhaltig sein könnte“, sagte Daswani, „aber unsere Simulationen, gekoppelt mit Daten des Hubble-Weltraumteleskops, zeigten“ Chlorid auf der Oberfläche Europas , legt nahe, dass das Wasser höchstwahrscheinlich chloridreich wurde. Mit anderen Worten, seine Zusammensetzung wurde mehr wie Ozeane auf der Erde. Wir glauben, dass dieser Ozean für das Leben durchaus bewohnbar sein könnte.“
Künstlerisches Konzept einer Europa Clipper-Mission. Die NASA plant, diese Mission in den 2020er Jahren zu starten. Bildnachweis: NASA/JPL
Bewohnbar ist eine Sache, bewohnt eine andere. Und deshalb wird so viel über eine Mission nach Europa nachgedacht, um weitere Untersuchungen anzustellen.
„Europa ist eine unserer besten Chancen, Leben in unserem Sonnensystem zu finden. Die Europa Clipper-Mission der NASA wird in den nächsten Jahren starten, und daher zielt unsere Arbeit darauf ab, sich auf die Mission vorzubereiten, die die Bewohnbarkeit Europas untersuchen wird“, sagte Daswani. „Unsere Modelle lassen uns vermuten, dass die Ozeane auf anderen Monden, wie dem Nachbarn Europas, Ganymed , und Saturns Mond Titan , kann auch durch ähnliche Prozesse entstanden sein. Wir müssen jedoch noch einige Punkte verstehen, beispielsweise wie Flüssigkeiten durch das felsige Innere Europas wandern.“
„… welcher zuverlässige Elektronenfluss könnte von außerirdischem Leben genutzt werden, um sich selbst in den kalten, dunklen Tiefen anzutreiben?“
Steve Mojzsis, Professor für Geologie an der University of Colorado.
Die Frage der Bewohnbarkeit kann auf eine Frage hinauslaufen. Und es ist eine, die nur beantwortet werden kann, indem man ein Raumschiff zum Mond schickt. In einer Pressemitteilung ging Steve Mojzsis, Professor für Geologie an der University of Colorado, als unabhängiger Kommentator, der nicht an der Forschung beteiligt war, auf diese Frage ein.
„Eine seit langem bestehende Frage, ob eine „verhüllte Ozean“-Welt wie Europa bewohnbar sein könnte, läuft darauf hinaus, ob sie einen Elektronenfluss aufrechterhalten kann, der die Energie für das Leben liefern könnte. Unklar bleibt, ob solche Eismonde jemals genug Wärme erzeugen könnten, um Gestein zu schmelzen; Sicherlich findet in diesen Körpern eine interessante Chemie statt, aber welchen zuverlässigen Elektronenfluss könnte außerirdisches Leben nutzen, um sich in den kalten, dunklen Tiefen selbst anzutreiben? Ein Schlüsselaspekt, der eine Welt „bewohnbar“ macht, ist die intrinsische Fähigkeit, diese chemischen Ungleichgewichte aufrechtzuerhalten. Diese Fähigkeit fehlt Eismonden wohl, daher muss dies bei jeder zukünftigen Mission nach Europa getestet werden.“
Europas Oberfläche ist ein eisiger Ort. Die Temperatur am Äquator beträgt im Durchschnitt etwa 110 K (?160 °C; ?260 °F) und nur etwa 50 K (?220 °C; ?370 °F) an den Polen. Das bedeutet, dass seine Oberfläche steinhart ist. Aber während Wissenschaftler wissen, dass der unterirdische Ozean warm ist, kennen sie seine Temperatur nicht.
Ein weiteres neu verarbeitetes Galileo-Bild. Dieser hier gehört zu einem Bereich, der Crisscrossing Bands genannt wird, und zeigt Grate, die sich bilden können, wenn sich ein Riss in der Oberfläche wiederholt öffnet und schließt. Im Gegensatz dazu bilden sich die hier gezeigten glatten Bänder dort, wo sich ein Riss weiter horizontal auseinanderzieht und große, breite, relativ flache Strukturen erzeugt. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute
Im Moment haben wir nur einen verlockenden Geschmack von der Natur des Ozeans Europas. Im Laufe der Zeit wird es mehr Studien und mehr Modellierung und Simulation geben, und diese Arbeit ist notwendig. Aber nur eine Mission zum Mond kann unsere Fragen wirklich beantworten. (Und es wird wahrscheinlich auch noch ein paar weitere Fragen aufwerfen.)
Während der Europa Clipper nur ein Orbiter sein wird, gehen andere konzeptionelle Missionen weiter. Ein Konzept verlangt nach a nuklearbetriebener Tunnelroboter um durch das Eis zu kommen und den Ozean selbst zu studieren. Ein anderer Vorschlag mit Lasern durchs Eis bohren zum Meer zu gelangen. Aber diese Ideen sind im Moment phantasievoll, und mit vielen Hindernissen konfrontiert .
Wir verlassen uns auf den Clipper, um unsere Fragen zu Europa und seinem Ozean zu beantworten. Und darauf müssen wir leider noch ein paar Jahre warten.
Mehr:
- Besprechungszusammenfassung: Entwicklung flüchtiger Stoffe aus dem Inneren Europas in seinen Ozean
- Pressemitteilung: Ozean im Jupitermond Europa „könnte bewohnbar sein“
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