Waterworld im Weltraum

Wissenschaftler finden Hinweise auf flüssiges Wasser unter der Oberfläche des Saturnmonds Enceladus

7. Februar 2008

Europa galt bisher als einziger Himmelskörper, auf dem Wasser in flüssiger Form vorkommt. Jetzt, so scheint es, muss sich der Jupitermond sein Privileg mit einem "Kollegen" aus dem Saturnsystem teilen: Danach soll unter der Eiskruste von Enceladus ebenfalls flüssiges Wasser existieren. Dies fordert das Modell eines internationalen Teams, das die Entstehung der schon bekannten Gasfontänen am Südpol des Saturntrabanten erklärt. Die Wasserreservoirs befinden sich zudem wahrscheinlich nahe an der Oberfläche. "Falls Sie nach Leben im Weltall suchen wollen, dann ist jetzt Enceladus Ihr bester Kandidat", sagt Sascha Kempf vom Heidelberger Max-Planck-Institut für Kernphysik und Mitglied der Forschergruppe. (Nature, 7. Februar 2008)

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Dass auf der Erde vor etwa 3,5 Milliarden Jahren Leben entstand, ist flüssigem Wasser zu verdanken. Nur in einer feuchten Umgebung konnten sich die notwendigen biochemischen Prozesse abspielen. Vergleichbare Vorgänge könnten theoretisch auch auf anderen Himmelskörpern stattfinden - falls dort ähnliche Bedingungen herrschten wie damals auf der Erde. Die Wissenschaftler um Sascha Kempf vom Max-Planck-Institut für Kernphysik fanden nun einen Hinweis auf flüssiges Wasser auf dem Saturnmond Enceladus. Somit ist der Trabant zusammen mit dem Jupitermond Europa der zweite Kandidat, der die richtige Umgebung für die Entstehung von Leben bietet.

Seit März 2006 wissen die Forscher von aktiven Eisvulkanen auf der Südseite des Saturntrabanten. Die Raumsonde CASSINI, die sich am 14. Juli 2005 der kosmischen Eiskugel auf eine Entfernung von 175 Kilometern angenähert hatte, lieferte Aufnahmen von Wasserdampffontänen über der Mondoberfläche. Eine Erklärung für die Ursache dieses Phänomen fehlte bisher. "Wir wussten, dass den Gasfontänen auch Eisbröckchen beigemischt sind", sagt Sascha Kempf. Und die Herkunft dieser Eisstaubpartikel stellte seitdem ein Rätsel dar.

Eine Möglichkeit schien, dass die Gasfontänen durch Explosion von Wasserdampfeinschlüssen in der Eiskruste entstehen. Diesem Modell zufolge würden sie sich erst im Kontakt des Gases mit der kalten Atmosphäre bilden - ohne den Zwischenschritt über den flüssigen Aggregatszustand. "Aber dieses Modell kann nicht stimmen", sagt Kempf. "Wenn sich die Eisklumpen erst über der Oberfläche bilden würden, dann hätten sie eine Geschwindigkeit von 500 Metern pro Sekunde, wie der Wasserdampf selbst." Mit diesem hohen Tempo aber könnten sie die Anziehungskraft des Monds überwinden und sich im Weltall verteilen - was sie nicht tun, wie optische Aufnahmen von CASSINI verraten. Die Partikel bewegen sich nicht schneller als mit 207 Metern pro Sekunde, jener Geschwindigkeit, die ein Körper nicht überschreiten darf, um im Gravitationsfeld von Enceladus gefangen zu bleiben. Die Eispartikel werden offenbar von etwas gebremst.

Dem neuen Modell zufolge bilden sich die Eisbröckchen unter der Eiskruste und nicht an ihrer Oberfläche. In unterirdischen Reservoirs befindet sich Wasserdampf, der bisweilen durch Risse im Eis entweicht. Dabei expandiert er und kühlt ab, wobei sich durch Kondensation die Eispartikel ausbilden. Diese werden dann mit dem Wasserdampf nach oben mitgerissen. Ihre Geschwindigkeit wird aber verringert, weil sie wie Pingpongbälle immer wieder von den Eiswänden abprallen. Deshalb schaffen sie es letztendlich nicht, der Anziehungskraft des Mondes zu entkommen.

Dieses Modell erklärt zum ersten Mal die Eigenschaften der Gasfontänen vollständig. Aber es leistet noch mehr: "Wir müssen voraussetzen, dass die Temperatur des Wasserdampfs in den Reservoirs nicht zu niedrig ist", sagt Sascha Kempf. "Andernfalls wäre die Dichte des Gases zu gering, und wir würden an der Oberfläche nicht so viele Eispartikel beobachten, wie wir es tatsächlich tun." Dem Modell zufolge muss die Temperatur mindestens 273 Grad Kelvin betragen, das sind 0 Grad Celsius. Und in diesem Bereich kommt Wasser auch in seiner flüssigen Form vor.

"Noch können wir nicht sagen, ob unter der Eiskruste von Enceladus ein Ozean existiert", sagt Sascha Kempf. Es könnte sich auch um eine Ansammlung kleinerer Seen handeln. "Aber im März 2008 erfahren wir mehr." Dann nämlich wird sich die Raumsonde CASSINI erneut an den Mond annähern - und diesmal sogar bis auf eine Entfernung von nur 50 Kilometern. Die Wissenschaftler können die Vorgänge auf Enceladus dann noch genauer beobachten. Ob sie Spuren von Leben finden werden, steht freilich in den Sternen. Immerhin erfüllt der Mond eine notwendige Bedingung. Und Enceladus könnte für die Wissenschaftler bald sogar wichtiger werden als Europa. Die vorhergesagten Wasservorkommen befinden sich nämlich nicht wie auf dem Jupitermond in zwei Kilometern Tiefe, sondern nahe an der Oberfläche.

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