Im Jahr 2005 bot uns die NASA-Raumsonde Cassini einen unglaublichen Blick auf Enceladus, der Wasserdampf- und Eisfontänen ausstieß. Diese Aktion erzeugt einen enormen Halo aus Gas, Staub und Eis, der diesen Saturn-Satelliten umgibt und den E-Ring des Planeten ermöglicht. Jetzt steht Enceladus wieder im Rampenlicht als einziger Mond im Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er wesentlich zur Chemie seines Mutterplaneten beiträgt.
Anfang dieses Jahres gab die ESA bekannt, dass ihr Herschel-Weltraumobservatorium einen riesigen Wasserdampftorus um Saturn herum beobachtet hatte, der anscheinend von Enceladus stammte. Es erstreckt sich über einen Durchmesser von etwa 600.000 Kilometern und verläuft etwa 60.000 Kilometer tief, aber mehr als seine Größe scheint es zu tun … Wasser in die obere Atmosphäre des Saturn zu bringen. Da der Dampf bei sichtbaren Wellenlängen nicht nachweisbar ist, war diese Beobachtung eine Offenbarung für das Herschel-Spektiv.
„Herschel liefert dramatische neue Informationen über alles, von Planeten in unserem eigenen Sonnensystem bis hin zu Galaxien, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind“, sagte Paul Goldsmith, NASA Herschel-Projektwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien.
Während die Herschel-Infrarotbeobachtung neu ist, ist dies nicht der Hinweis auf einen Dampftorus um Saturn. Die Voyager- und Hubble-Missionen der NASA hatten Astronomen in der Vergangenheit Hinweise gegeben. 1997 zitierte das Infrared Space Observatory der European Space Agency Wasser in der Saturnatmosphäre und zwei Jahre später bestätigte der Submillimeter Wave Astronomy Satellite der NASA dies erneut. Aber diese Bestätigung ergab nur ein Rätsel. Wasser, das in den unteren Wolkenschichten des Saturn gefunden wurde, konnte nicht über das kältere Oberdeck aufsteigen ... Woher kam das Wasser? Die Antwort kam in Form von Herschels Beobachtungen und einigen sehr scharfsinnigen Computermodellen.
„Das Erstaunliche ist, dass das Modell, das eine Iteration in einer langen Reihe von Cloud-Modellen darstellt, ohne Kenntnis der Beobachtung erstellt wurde.“ sagt Tim Cassidy, ein neuer Postdoktorand am JPL, der jetzt am Laboratory for Atmospheric and Space Physics der University of Colorado in Boulder arbeitet. „Diejenigen von uns in dieser kleinen Modellierungsgemeinschaft verwendeten Daten von Cassini, Voyager und dem Hubble-Teleskop zusammen mit etablierter Physik. Wir hatten nicht mit so detaillierten ‚Bildern‘ des Torus gerechnet und die Übereinstimmung zwischen Modell und Daten war eine wunderbare Überraschung.“
Durch diese Simulationen stellten die Forscher die Hypothese auf, dass ein Großteil des Wassers im Torus einfach an den Weltraum verloren ging und ein Teil durch die Schwerkraft zurückgezogen wird, um den Saturnringen Material hinzuzufügen. Am interessantesten sind jedoch die 3-5%, die es zurück in die Atmosphäre des Saturn geschafft haben. Wie viel Wasserdampf ist da draußen? Dank der Kombination von Informationen von Herschel und dem Instrument Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) an Bord der Raumsonde Cassini haben wir erfahren, dass jede Minute etwa 12.000 Kilogramm von Enceladus ausgestoßen werden. Können Sie sich vorstellen, wie viel das in einem Jahr ausmachen würde… oder mehr?!
„Mit den Herschel-Messungen des Torus aus den Jahren 2009 und 2010 und unserem Wolkenmodell konnten wir eine Quellrate für Wasserdampf aus Enceladus berechnen“, sagt Cassidy. „Es stimmt sehr gut mit dem UVIS-Befund überein, bei dem eine ganz andere Methode verwendet wurde.“
„Wir können sehen, wie das Wasser Enceladus verlässt, und wir können das Endprodukt – atomaren Sauerstoff – im Saturn-System nachweisen“, sagte Candy Hansen, Mitglied des Cassini UVIS-Wissenschaftsteams vom Planetary Science Institute, Tucson, Arizona um zu verfolgen, wohin es in der Zwischenzeit geht.“
Ein winziger Prozentsatz summiert sich zu einigen mächtig großen Zahlen, und die Wassermoleküle aus dem Torus beeinflussen die Atmosphäre des Saturn in hohem Maße, indem sie Wasserstoff und Sauerstoff beisteuern.
„Wenn Wasser im Torus hängt, unterliegt es den Prozessen, die Wassermoleküle dissoziieren“, sagte Hansen, „zuerst zu Wasserstoff und Hydroxid, und dann dissoziiert das Hydroxid in Wasserstoff und atomaren Sauerstoff.“ Dieser Sauerstoff wird durch das Saturnsystem verteilt. „Cassini entdeckte bei seiner Annäherung an Saturn atomaren Sauerstoff, bevor er in die Umlaufbahn eintauchte. Damals wusste niemand, woher es kam. Jetzt tun wir es.“
Es vergehen nur wenige Tage, an denen wir nichts Neues über das Sonnensystem und sein Innenleben erfahren. Dank Beobachtungen wie denen des Herschel-Weltraumobservatoriums und Missionen wie Cassini-Huygens können wir die Dynamik hinter der Schönheit besser verstehen … und wie ein kleiner Spieler eine wichtige Rolle spielen kann.
„Die tiefgreifende Wirkung, die dieser kleine Mond Enceladus auf Saturn und seine Umgebung hat, ist erstaunlich“, sagte Hansen.
Quelle der Originalgeschichte: JPL-Pressemitteilung .