Vor einigen Jahren dachten Astronomen, sie hätten dünne Ringe um Saturns Mond Rhea gefunden. Obwohl die Möglichkeit von Ringen um diesen eisigen Mond später beseitigt wurde, wussten Astronomen, dass es immer noch etwas um Rhea gab, das eine seltsame, symmetrische Struktur in der Umgebung geladener Teilchen um Saturns zweitgrößten Mond verursachte. Jetzt haben neue Beobachtungen etwas ganz Unerwartetes in der Umgebung von Rhea gezeigt: eine Sauerstoffatmosphäre. Im März dieses Jahres machte die Raumsonde Cassini einen engen Vorbeiflug an Rhea und zeichnete Daten auf, die eine dünne Atmosphäre aus Sauerstoff und Kohlendioxid zeigten.
Die Quelle des Sauerstoffs ist nicht wirklich überraschend: Die Dichte von Rhea, die 1,233-mal höher ist als die von flüssigem Wasser, lässt vermuten, dass Rhea zu drei Vierteln aus Eis und zu einem Viertel aus Gestein besteht. Die schwache Atmosphäre des Mondes wird durch die fortschreitende chemische Zersetzung von Eiswasser auf der Mondoberfläche durch Bestrahlung aus der Magnetosphäre des Saturn aufrechterhalten.
Sauerstoff wurde kürzlich auch in der Atmosphäre von zwei der Jupitermonde Europa und Ganymed nachgewiesen. Da Sauerstoff ein Hauptbestandteil der Atmosphäre ist, die die Saturnringe umgibt, glauben Astronomen, dass es ähnliche Atmosphären um andere eisige Monde geben könnte, die in der Magnetosphäre des Saturn kreisen.
„Die neuen Ergebnisse legen nahe, dass aktive, komplexe Chemie mit Sauerstoff im gesamten Sonnensystem und sogar in unserem Universum weit verbreitet sein könnte“, sagte der Hauptautor Ben Teolis, ein Wissenschaftler des Cassini-Teams am Southwest Research Institute in San Antonio. „Eine solche Chemie könnte eine Voraussetzung für das Leben sein. Alle Beweise von Cassini deuten darauf hin, dass Rhea zu kalt ist und kein flüssiges Wasser enthält, das für das Leben, wie wir es kennen, notwendig ist.“
Natürlich gibt es immer die Möglichkeit des Lebens, wie wir es nicht kennen.
Und auf dem Mond muss es eine Art organisches Material geben – also Kohlenstoffverbindungen. Die Quelle des Kohlendioxids in der Atmosphäre von Rhea ist noch nicht bekannt, aber seine Anwesenheit deutet darauf hin, dass an der Mondoberfläche Radiolysereaktionen zwischen Oxidationsmitteln und organischen Stoffen stattfinden.
Soweit diese neuen Erkenntnisse einen Zusammenhang mit der ausgeschlossenen Hypothese von Ringen um Rhea haben, sagte Teolis gegenüber Universe Today, dass noch viel über Rheas Umgebung zu bestimmen ist. „Der Elektronenmangel ist derzeit ungeklärt“, sagte Teolis in einer E-Mail. Der scharfe, symmetrische Abfall der Elektronen um Rhea herum war das erste Ergebnis der Ringtheorie. „Unsere derzeitige Meinung ist, dass es mit der Ionisierung der Atmosphäre zusammenhängen könnte, vielleicht in Verbindung mit der elektrostatischen Aufladung von Rheas Oberfläche, aber ich habe an dieser Stelle keine endgültige Antwort. Die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Magnetosphäre ist ein komplexes Problem, dessen Klärung einige Zeit in Anspruch nehmen wird. Aber zum ersten Mal bei einem eisigen Mond geben uns die Cassini-Befunde ein in-situ-Beobachtungsfenster zu dieser Wechselwirkung, deren Verständnis noch sehr theoretisch ist. Wir arbeiten daran.'
Rhea, gesehen von Cassini. Bildnachweis: NASA
Diese neuesten Daten stammen von Cassinis Ionen- und Neutral-Massenspektrometer und dem Cassini-Plasma-Spektrometer während Vorbeiflügen am 26. November 2005, 30. August 2007 und 2. März 2010. Das Ionen- und Neutral-Massenspektrometer sah Spitzendichten von Sauerstoff von etwa 50 Milliarden Moleküle pro Kubikmeter (1 Milliarde Moleküle pro Kubikfuß). Es entdeckte Spitzendichten von Kohlendioxid von etwa 20 Milliarden Molekülen pro Kubikmeter (etwa 600 Millionen Moleküle pro Kubikfuß).
Das Plasmaspektrometer sah klare Signaturen von fließenden Strömen positiver und negativer Ionen mit Massen, die den Ionen von Sauerstoff und Kohlendioxid entsprachen.
Die Wissenschaftler sagten, der Sauerstoff scheint zu einer Atmosphäre aufzusteigen, wenn das Magnetfeld des Saturn über Rhea rotiert. Energetische Partikel, die im Magnetfeld des Planeten gefangen sind, pfeffern die Wasser-Eis-Oberfläche des Mondes. Sie verursachen chemische Reaktionen, die die Oberfläche zersetzen und Sauerstoff freisetzen.
Die Freisetzung von Sauerstoff durch Oberflächenbestrahlung könnte dazu beitragen, günstige Bedingungen für das Leben an einem anderen eisigen Körper als Rhea zu schaffen, der flüssiges Wasser unter der Oberfläche hat, sagte Teolis. Wenn der Sauerstoff und das Kohlendioxid von der Oberfläche irgendwie in einen unterirdischen Ozean transportiert werden könnten, würde dies eine viel gastfreundlichere Umgebung für die Bildung komplexerer Verbindungen und Leben bieten.
Wie das Kohlendioxid freigesetzt wird, sind sich die Wissenschaftler nicht sicher. Es könnte das Ergebnis von „Trockeneis“ sein, das vom primordialen Sonnennebel eingeschlossen wurde, wie es bei Kometen der Fall ist, oder es könnte auf ähnliche Bestrahlungsprozesse zurückzuführen sein, die auf die im Wassereis von Rhea eingeschlossenen organischen Moleküle wirken. Das Kohlendioxid könnte auch aus kohlenstoffreichen Materialien stammen, die von winzigen Meteoriten abgelagert wurden, die Rheas Oberfläche bombardierten.
„Rhea erweist sich als viel interessanter, als wir es uns vorgestellt hatten“, sagte Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin am JPL. „Der Fund von Cassini unterstreicht die reiche Vielfalt der Saturnmonde und gibt uns Hinweise darauf, wie sie sich gebildet und entwickelt haben.“
Diese Untersuchung erscheint in der Ausgabe vom 25. November 2010 von Wissenschafts-Express.
Quellen: Wissenschaft , JPL, E-Mail-Austausch mit Teolis
