Woher die Geysire auf Europa kommen könnten

Es gibt mehrere Welten – in der Regel Monde – im Sonnensystem, bei denen sich abzeichnet, dass in den Ozeanen unterhalb ihrer Kruste lebensfreundliche Bedingungen existieren könnten. Ob das wirklich der Fall ist, werden wir erst wissen, wenn wir uns durch das Eis gebohrt und nachgesehen haben (wie es in Enceladus geschieht). Eine neue Arbeit von Forschern der Stanford University, der University of Arizona, der University of Texas und des Jet Propulsion Laboratory der NASA schmälert die Hoffnungen nun etwas. Wie die Forscher darin zeigen, könnten einige Eruptionen nicht aus den Tiefen der Ozeane stammen, sondern aus Wassertaschen, die in der Eisschale Europas eingebettet sind.

Anhand von Bildern, die von der NASA-Raumsonde Galileo gesammelt wurden, entwickelten die Forscher ein Modell, um zu erklären, wie eine Kombination aus Einfrieren und Druckausübung zu einem Kryovulkanausbruch oder einem Wasserausbruch führen könnte. Die Ergebnisse, die am 10. November in Geophysical Research Letters veröffentlicht wurden, haben Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit des darunter liegenden Ozeans – und könnten Geysire auf anderen Eiskörpern im Sonnensystem erklären. Wenn die Dampffahnen nämlich aus der eisigen Schale des Mondes stammen, könnten sie weniger lebensfreundlich sein, weil es schwieriger ist, die nötige chemische Energie zu erhalten, die das Leben dort antreiben müsste. In diesem Fall verringern sich auch die Chancen, die Bewohnbarkeit vom Weltraum aus festzustellen.

„Zu verstehen, woher diese Wasserfontänen kommen, ist sehr wichtig, um zu wissen, ob zukünftige Forscher auf Europa eine Chance haben könnten, Leben aus dem Weltraum zu entdecken, ohne den Ozean Europas selbst zu erforschen“, sagt der Hauptautor Gregor Steinbrügge. Die Forscher konzentrierten ihre Analysen auf Manannán, einen 30 Kilometer breiten Krater auf Europa, der durch einen Einschlag mit einem anderen Himmelsobjekt vor einigen zig Millionen Jahren entstanden ist. Mit der Begründung, dass eine solche Kollision eine enorme Menge an Hitze erzeugt hätte, modellierten sie, wie das Schmelzen und anschließende Gefrieren einer Wassertasche in der Eishülle das Wasser zum Ausbruch als Geysir gebracht haben könnte.

„Der Komet oder Asteroid, der die Eisschale traf, war im Grunde ein großes Experiment, mit dem wir Hypothesen aufstellen, um sie zu überprüfen“, sagt Co-Autor Don Blankenship. Das Modell deutet darauf hin, dass, wenn sich das Wasser Europas in den späteren Phasen des Einschlags in Eis verwandelt, Wassertaschen mit erhöhtem Salzgehalt auf der Mondoberfläche entstehen könnten. Darüber hinaus können diese salzhaltigen Wassertaschen seitwärts durch die Eisschale Europas wandern, indem benachbarte Regionen mit weniger brackigem Eis schmelzen und dadurch noch salziger werden.

„Wir haben eine Methode gefunden, mit der sich ein Wasserloch seitlich bewegen kann – und das ist sehr wichtig“, sagt Steinbrügge. „Es kann sich entlang thermischer Gradienten von kalt nach warm bewegen, und nicht nur in Abwärtsrichtung, wie es die Schwerkraft tut. Das Modell beschreibt auch, wie eine wandernde Sole-Tasche das Zentrum des Manannán-Kraters erreicht, dort steckenbleibt und einzufrieren beginnt, wodurch Druck entsteht, der schließlich zum Ausbruch einer kilometerhohen Dampfwolke führt. Die Eruption dieses Plumes hinterließ ein Erkennungsmerkmal: ein spinnenförmiges Merkmal auf der Oberfläche Europas, das von der Galileo-Kamera beobachtet und in das Modell der Forscher eingebaut wurde.

„Auch wenn die durch die Wanderung der Sole-Taschen verursachten Dampffahnen keinen direkten Einblick in den Ozean Europas geben würden, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Eisschale Europas selbst sehr dynamisch ist“, sagt Co-Autorin Joana Voigt. Außerdem nehmen die Forscher den kommenden Expeditionen noch nicht alle Hoffnung. Die relativ geringe Größe des Plumes, der sich bei Manannán bilden würde, deutet darauf hin, dass Einschlagskrater wahrscheinlich nicht die Quelle anderer, größerer Geysire auf Europa erklären können, die auf der Grundlage von Hubble- und Galileo-Daten hypothetisch angenommen wurden, sagen die Forscher. Aber der Prozess, der für den Ausbruch von Manannán modelliert wurde, könnte auch auf anderen eisigen Körpern stattfinden – auch ohne Einschlagereignis.

Die Studie liefert auch Schätzungen darüber, wie salzig die gefrorene Oberfläche und der Ozean Europas sein könnten, was wiederum die Transparenz der Eisschale für Radarwellen beeinträchtigen könnte. Die Berechnungen, die auf den Bildern von Galileo aus den Jahren 1995 bis 1997 basieren, zeigen, dass Europas Ozean etwa ein Fünftel so salzig sein könnte wie der Ozean der Erde – ein Faktor, der die Fähigkeit des Radarsondengeräts der Europa-Clipper-Mission, Daten aus dem Inneren des Ozeans zu sammeln, verbessern wird.

Die künstlerische Darstellung zeigt eine hypothetische kryovulkanische Eruption, bei der salzhaltiges Wasser aus dem Inneren der eisigen Hülle in den Weltraum explodiert. Ein neues Modell dieses Prozesses auf Europa könnte auch Plumes auf anderen Eiskörpern erklären. (Bild: Justice Blaine Wainwright)

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