ENCELADUS
Ozean unter eisiger Kruste
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Heidelberg
astronews.com
23. Juni 2011

Dicht unter der eisigen Kruste des Saturnmondes Enceladus müssen sich flüssige Salzwasser-Reservoire befinden. Darauf deuten neue, jetzt in der Fachzeitschrift Nature vorgestellte Untersuchungen hin. Wissenschaftler hatten mit Hilfe der Raumsonde Cassini die Zusammensetzung der Eispartikel untersucht, die Enceladus ins All ausstößt.

Eine detaillierte Analyse der Zusammensetzung der Eisfontänen von Enceladus lieferte jetzt neue Hinweise auf große Salzwasser-Reservoire unter der eisigen Oberfläche des Mondes. Bild: NASA/JPL/Space Science Institute  [Großansicht]

Die Fontänen des Saturnmondes Enceladus faszinieren Wissenschaftler schon seit mehreren Jahren. Die eindrucksvollen Geysire speien Wasserdampf und kleine Eispartikel in den Weltraum. Sie stammen aus den sogenannten "Tigerstreifen" - Oberflächenspalten am Südpol des Mondes - und sind für die Entstehung des E-Rings verantwortlich, in dessen Zentrum sich die Umlaufbahn des Enceladus um den Saturn befindet. Die Raumsonde Cassini entdeckte die Fontänen im Jahre 2005. Seitdem fragen sich Forscher, ob die Fontänen vielleicht aus einem unterirdischen Ozean gespeist werden könnten.

In drei Durchflügen der Raumsonde Cassini durch die Fontänen, die in den Jahren 2008 und 2009 gelangen, konnte die Zusammensetzung frisch ausgeworfener Partikeln gemessen werden. Dabei kam der Staubdetektor des Max-Planck-Instituts für Kernphysik an Bord der Sonde zum Einsatz. Die Eispartikel trafen den Cosmic Dust Analyzer (CDA) mit Geschwindigkeiten zwischen 6,5 und 17,5 Kilometern pro Sekunde und verdampfen sofort. Mit Hilfe elektrischer Felder im CDA werden die verschiedenen Bestandteile der entstehenden Plasmawolke getrennt und analysiert.

Dabei zeigte sich, dass die Partikel in größerer Entfernung von Enceladus klein und salzarm waren und den Partikel des E-Rings glichen. In der Nähe des Mondes konnte Cassini jedoch relativ große und salzreiche Partikel nachweisen. Mehr als 99 Prozent der Masse scheinen in Form solcher salzreicher Partikel ausgeworfen zu werden. "Die meisten von ihnen sind jedoch zu schwer und fallen zurück auf die Mondoberfläche. Sie schaffen es nicht in den E-Ring", erläutert Dr. Frank Postberg vom Max-Planck-Institut für Kernphysik und dem Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg, der Leiter der Untersuchung.

Die salzhaltigen Eispartikel haben eine "ozeanartige" Zusammensetzung, die dann zu erwarten ist, wenn das Eis aus einem flüssigen Salzwasser-Reservoir stammt und nicht von der gefrorenen Eisoberfläche des Mondes. "Wenn Salzwasser langsam gefriert, wird das Salz aus der Eisstruktur verdrängt, so dass reines Wassereis zurückbleibt. Wenn also die Fontänen aus Oberflächeneis bestehen würden, müssten wir von einem nur geringen Salzgehalt ausgehen. Gegenwärtig gibt es kein anderes plausibles Szenario, als den stetigen Auswurf salzreicher Eispartikel überall aus den Tigerstreifen mit Salzwasser unter der eisigen Oberfläche des Enceladus zu erklären", so Postberg.

Das Forscherteam geht davon aus, dass sich etwa 80 Kilometer unter der Enceladus-Oberfläche eine Wasserschicht zwischen dem felsigen Kern und dem eisigen Mantel erstreckt. Diese wird durch Gezeitenkräfte von Saturn und von Nachbarmonden sowie durch Zerfallswärme radioaktiver Elemente im flüssigen Zustand gehalten. Salz aus dem Gestein löst sich in dem Wasser. Wenn sich in der äußeren Eisschicht Spalten öffnen, gerät das Reservoir in Kontakt mit dem Weltraum. Durch den Druckabfall verdampft die Flüssigkeit, ein Bruchteil davon wird in Form salziger Eisteilchen schockgefrostet und als Fontänen ausgespien.

Andere Untersuchungen haben gezeigt, dass außer diesen Eispartikeln jede Sekunde rund 200 Kilogramm Wasserdampf aus den Tigerstreifen ins All geschleudert werden. Nach den Berechnungen der Heidelberger Wissenschaftler müssen die Wasserreservoire große Oberflächen haben, an denen die Verdampfungsprozesse stattfinden. "Andernfalls würden sie leicht zufrieren und die Fontänen versiegen", so Postberg.

An den Untersuchungen waren neben den Heidelberger Wissenschaftlern auch Forscher der Universität Potsdam, der Technischen Universität Braunschweig und der Universität Stuttgart sowie der University of Colorado in Boulder und der Open University im englischen Milton Keynes beteiligt.