Wenn das CassiniMission 2004 im Saturnsystem angekommen, entdeckte es etwas ziemlich Unerwartetes auf der Südhalbkugel von Enceladus. Aus Hunderten von Rissen in der Polarregion wurden regelmäßig Wasserwolken und organische Moleküle entdeckt. Dies war der erste Hinweis darauf, dass der Saturnmond einen inneren Ozean haben könnte, der durch hydrothermale Aktivität nahe der Kern-Mantel-Grenze verursacht wird.
nach a neue Studie beyogen aufCassiniDaten, die es vor dem Eintauchen in die Atmosphäre des Saturn auf 15. September , diese Aktivität könnte schon seit einiger Zeit andauern. Tatsächlich kam das Studienteam zu dem Schluss, dass, wenn der Kern des Mondes porös genug ist, er genügend Wärme erzeugt haben könnte, um einen inneren Ozean für Milliarden von Jahren aufrechtzuerhalten. Diese Studie ist der bisher ermutigendste Hinweis darauf, dass das Innere von Enceladus Leben unterstützen könnte.
Die Studie mit dem Titel „ Antreiben längerer hydrothermaler Aktivität in Enceladus “, erschien kürzlich in der ZeitschriftNaturastronomie.Die Studie wurde von Gaël Choblet geleitet, einem Forscher der Planetarisches und geodynamisches Labor an der University of Nantes und schlossen Mitglieder des Jet Propulsion Laboratory der NASA, der Charles University und der Institut für Geowissenschaften und der Geo- und Kosmochemielabor an der Universität Heidelberg.
Künstlerische Darstellung einer möglichen hydrothermalen Aktivität, die auf und unter dem Meeresboden von Enceladus stattfinden könnte. Bildnachweis: NASA/JPL
Vor demCassiniBei den vielen Vorbeiflügen der Mission an Enceladus glaubten Wissenschaftler, dass die Oberfläche dieses Mondes aus festem Eis besteht. Erst nachdem sie die Plume-Aktivität bemerkt hatten, erkannten sie, dass dies der Fall war Wasserstrahlen, die sich ganz nach unten erstrecken zu einem Warmwassermeer in seinem Inneren. Aus den erhaltenen Daten vonCassini,Wissenschaftler konnten sogar fundierte Vermutungen darüber anstellen, wo dieser innere Ozean lag.
Alles in allem ist Enceladus ein relativ kleiner Mond mit einem Durchmesser von etwa 500 km. Basierend auf Schwerkraftmessungen durchgeführt vonCassini,Es wird angenommen, dass sein innerer Ozean in einer Tiefe von 20 bis 25 km (12,4 bis 15,5 Meilen) unter einer eisigen Außenoberfläche liegt. Dieses Oberflächeneis wird jedoch über der südlichen Polarregion auf etwa 1 bis 5 km (0,6 bis 3,1 Meilen) dünner, wo die Wasserstrahlen und eisigen Partikel durch Spalten strömen.
Basierend auf der Art und Weise, wie Enceladus den Saturn mit einem gewissen Wackeln (auch bekannt als Libration) umkreist, konnten Wissenschaftler die Tiefe des Ozeans abschätzen, die sie auf 26 bis 31 km (16 bis 19 Meilen) legen. All dies umgibt einen Kern, von dem angenommen wird, dass er aus Silikatmineralien und Metall besteht, aber auch porös ist. Trotz all dieser Erkenntnisse ist die Frage nach der Quelle der Innenraumwärme noch offen geblieben.
Dieser Mechanismus müsste aktiv sein, als sich der Mond vor Milliarden von Jahren bildete und ist heute noch aktiv (wie die aktuelle Plume-Aktivität zeigt). Wie Dr. Choblet in einer ESA erklärte Pressemitteilung :
„Woher Enceladus die anhaltende Kraft bekommt, um aktiv zu bleiben, war schon immer ein Rätsel, aber wir haben uns jetzt genauer angesehen, wie die Struktur und Zusammensetzung des Gesteinskerns des Mondes eine Schlüsselrolle bei der Erzeugung der notwendigen Energie spielen könnte.“
Schwerkraftmessungen der NASA-Raumsonde Cassini und des Deep Space Network deuten darauf hin, dass der Saturnmond Enceladus, der aus seinem Südpol Wasserdampf- und Eisstrahlen hat, auch einen großen inneren Ozean unter einer Eisschale beherbergt, wie diese Abbildung zeigt. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Seit Jahren spekulieren Wissenschaftler, dass die durch den Gravitationseinfluss des Saturn verursachten Gezeitenkräfte für die innere Erwärmung von Enceladus verantwortlich sind. Es wird auch angenommen, dass die Art und Weise, wie Saturn den Mond drückt und zieht, während er einer elliptischen Bahn um den Planeten folgt, dazu führt, dass sich Enceladus' eisige Schale verformt und die Risse um die südliche Polarregion herum entstehen. Es wird angenommen, dass dieselben Mechanismen für den inneren Warmwasserozean Europas verantwortlich sind.
Die durch die Gezeitenreibung im Eis erzeugte Energie ist jedoch zu schwach, um den Wärmeverlust des Ozeans auszugleichen. Bei der Geschwindigkeit, mit der der Ozean von Enceladus Energie an den Weltraum verliert, würde der gesamte Mond innerhalb von 30 Millionen Jahren festfrieren. In ähnlicher Weise ist der natürliche Zerfall radioaktiver Elemente im Kern (der auch für andere Monde vorgeschlagen wurde) etwa 100-mal zu schwach, um die Aktivität des Inneren und der Plume von Enceladus zu erklären.
Um dies anzugehen, führten Dr. Choblet und sein Team Simulationen des Kerns von Enceladus durch, um festzustellen, welche Bedingungen eine Gezeitenerwärmung über Milliarden von Jahren ermöglichen könnten. Wie sie in ihrer Studie feststellen:
„Da die mechanischen Eigenschaften des Kerns von Enceladus nicht direkt eingeschränkt sind, berücksichtigen wir eine Vielzahl von Parametern, um die Geschwindigkeit der Gezeitenreibung und die Effizienz des Wassertransports durch poröse Strömungen zu charakterisieren. Der unverfestigte Kern von Enceladus kann als hochgranulares/fragmentiertes Material angesehen werden, in dem Gezeitendeformation wahrscheinlich mit intergranularer Reibung während der Fragmentumlagerung einhergeht.“
Künstlerisches Rendering, das einen inneren Querschnitt der Kruste von Enceladus zeigt, der zeigt, wie hydrothermale Aktivität die Wasserfahnen an der Mondoberfläche verursachen kann.Credits: NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute
Was sie fanden, war, dass dieCassiniBeobachtungen bestätigt werden müssen, müsste der Kern von Enceladus aus unverfestigtem, leicht verformbarem, porösem Gestein bestehen. Dieser Kern könnte leicht von flüssigem Wasser durchdrungen werden, das in den Kern sickerte und sich durch die Gezeitenreibung zwischen gleitenden Gesteinsfragmenten allmählich erwärmte. Sobald dieses Wasser ausreichend erhitzt war, würde es aufgrund von Temperaturunterschieden mit seiner Umgebung nach oben steigen.
Dieser Prozess überträgt schließlich Wärme in schmalen Wolken an das Innere des Ozeans, die aufsteigen, um die eisige Hülle von Enceladus zu treffen. Dort angekommen, schmilzt das Oberflächeneis und bildet Risse, durch die Jets in den Weltraum gelangen und Wasser, Eispartikel und hydratisierte Mineralien ausstoßen, die den E-Ring des Saturn wieder auffüllen . All dies steht im Einklang mit den Beobachtungen vonCassini,und ist aus geophysikalischer Sicht nachhaltig.
Mit anderen Worten, diese Studie kann zeigen, dass die Aktion im Kern von Enceladus die notwendige Erwärmung erzeugen könnte, um einen globalen Ozean aufrechtzuerhalten und Plume-Aktivität zu erzeugen. Da diese Aktion das Ergebnis der Struktur des Kerns und der Gezeitenwechselwirkung mit Saturn ist, ist es vollkommen logisch, dass sie seit Milliarden von Jahren stattfindet. Diese Studie liefert also nicht nur die erste kohärente Erklärung für die Plume-Aktivität von Enceladus, sondern ist auch ein starker Hinweis auf die Bewohnbarkeit.
Wie Wissenschaftler inzwischen verstanden haben, dauert es lange, bis das Leben in Gang kommt. Es wird geschätzt, dass auf der Erde die ersten Mikroorganismen nach 500 Millionen Jahren entstanden sind, und hydrothermale Quellen sollen dabei eine Schlüsselrolle gespielt haben. Es dauerte weitere 2,5 Milliarden Jahre, bis sich das erste mehrzellige Leben entwickelte, und landbasierte Pflanzen und Tiere gibt es erst seit 500 Millionen Jahren.
Es ist daher sehr ermutigend zu wissen, dass Monde wie Enceladus – die über die notwendige Chemie für das Leben verfügen – auch seit Milliarden von Jahren über die notwendige Energie verfügen. Man kann sich nur vorstellen, was wir finden werden, wenn zukünftige Missionen beginnen inspizieren seine Federn genauer!
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