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Europa ist eine faszinierende Wasserwelt, die wahrscheinlich einen flüssigen Ozean unter ihrer Oberfläche beherbergt.(Bildnachweis: Tobias Roetsch/Future)Sprung zu:

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• TOI-1452 b
• LHS-1140 b
• Kepler-138 c und d
• HAT-P-11 b
• K2-18 b
• Zusätzliche Informationen

Wasser ist Leben, zumindest wie wir es kennen. Jede Lebensform auf der Erde nutzt flüssiges Wasser, und Forscher, die sich mit dem Ursprung des Lebens befassen, glauben, dass die komplexe Chemie des Lebens wahrscheinlich entweder in einem warmen Becken auf der Erdoberfläche oder in der Nähe eines Tiefsee-Schlots entstanden ist.

Deshalb sind Planetenforscher besonders an außerirdischen Orten mit flüssigem Wasser interessiert.

Die Erde hat zwar flüssige Ozeane auf ihrer Oberfläche, aber nur 0,2 % der Masse der Erde besteht aus Wasser. Im Gegensatz dazu können einige Planeten und Monde bis zu 50 % aus Wasser bestehen, was bedeutet, dass sie Ozeane haben könnten, die Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern tief sind.

Lassen Sie uns in einige der vielversprechendsten Wasserwelten im Sonnensystem und darüber hinaus eintauchen.

Europa

Jupitermond Europa, aufgenommen vom JunoCam-Instrument an Bord der NASA-Raumsonde Juno während des nahen Vorbeiflugs der Mission am 29. September 2022. (Bildnachweis: Bilddaten: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Bildbearbeitung: Björn Jónsson (CC BY 3.0))

Wissenschaftler wurden zum ersten Mal während der 1989 gestarteten Galileo-Mission der NASA darauf aufmerksam, dass der Jupitermond Europa wahrscheinlich einen flüssigen Ozean unter seiner eisigen Oberfläche besitzt. Fast acht Jahre lang umkreiste die Raumsonde Galileo den Jupiter und beobachtete dabei Wechselwirkungen zwischen Europa und dem Magnetfeld des Jupiters, die auf das Vorhandensein von Wasser im Inneren des Mondes hindeuteten.

Die Mission Europa Clipper wird zu Europa reisen, um festzustellen, ob es bewohnbar ist. Es ist das erste Mal, dass eine Raumsonde zu einer Wasserwelt fliegt. Die Forscher interessieren sich vor allem für die Vermischung von Wasser und Gestein tief im Inneren von Europa, wo Nährstoffe und Chemikalien mikrobielles Leben beherbergen könnten, ähnlich wie an den Austrittsstellen der Ozeane auf der Erde.

Callisto

Callisto, aufgenommen von der NASA-Raumsonde Galileo. (Bildnachweis: NASA/JPL/DLR)

Callisto, der zweitgrößte Mond des Jupiters, könnte auch einen unterirdischen flüssigen Ozean beherbergen. Callisto hat die am stärksten zerkratzte Oberfläche im Sonnensystem, was darauf hindeutet, dass es auf dem Mond keine geologischen Prozesse oder Verwitterungsprozesse gibt. Etwa 155 Meilen (250 Kilometer) unter der Oberfläche könnte jedoch ein salzhaltiger Ozean mit einer Gesteinsschicht interagieren, was bewohnbare Bedingungen tief im Inneren des Mondes ermöglichen könnte. Auch in der Exosphäre von Callisto, dem obersten Bereich der dünnen Atmosphäre des Mondes, wurde Sauerstoff nachgewiesen.

Ganymed

NASA’s Juno-Raumsonde nahm dieses Bild beim Vorbeiflug an Ganymed am 7. Juni 2021 auf. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS)

Im Jahr 2015 fanden Wissenschaftler mit dem Hubble-Weltraumteleskop heraus, dass Jupiters größter Mond, Ganymed, wahrscheinlich auch einen Flüssigwasser-Ozean im Inneren besitzt. Ganymed hat ein eigenes Magnetfeld, das an seinen Magnetpolen Polarlichter erzeugt. Beobachtungen von Ganymeds Polarlichtern zeigten, dass ein innerer Ozean aus flüssigem Wasser wahrscheinlich das Schaukeln des Magnetfelds von Ganymed unterdrückt, wenn es mit dem Magnetfeld des Jupiters wechselwirkt.

Der Ozean von Ganymed ist vermutlich 100 km (60 Meilen) dick und damit fast 10 Mal tiefer als der Ozean der Erde. Ganymed und die anderen Galileischen Monde haben sich wahrscheinlich aus ähnlichen Materialien gebildet, die Jupiter in der Frühphase des Sonnensystems umgaben, was erklärt, warum jeder Mond wahrscheinlich einen relativ hohen Wasseranteil hat.

Enceladus

Eine globale Infrarotkarte von Enceladus. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Universität von Arizona/LPG/CNRS/Universität von Nantes/Space Science Institute)

Enceladus – ein kleiner, eisiger Saturnmond – ist einer der aufregendsten Orte, an denen Planetenforscher Wasser im Sonnensystem entdeckt haben. Das liegt daran, dass die Eisgeysire auf der Oberfläche von Enceladus Wasser und Eis in den Weltraum schleudern, was den Forschern die Möglichkeit gibt, direkt Proben aus dem Inneren des Mondes zu entnehmen.

Dieses Wasser und Eis wird aus einem Ozean im Inneren des Mondes herausgeschleudert, und 2005 entdeckte die Raumsonde Cassini, dass diese Materialien mit einer Geschwindigkeit von etwa 1.300 km/h aus der Oberfläche des Mondes strömten. Man nimmt an, dass die warmen Schlote den Ozean des Mondes auch mit Mineralien und Nährstoffen versorgen, die für das Leben wichtig sind.

Titan

Titan durch die Augen der Raumsonde Cassini. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Universität von Nantes/Universität von Arizona)

Der größte Mond des Saturns, Titan, ist mit nichts anderem im Sonnensystem vergleichbar. Seine Oberfläche ist mit Seen, Flüssen, Meeren, Wolken und Regen bedeckt, der aus den Kohlenwasserstoffen Methan und Ethan besteht. Man nimmt an, dass Titan unter seiner Eiskruste einen inneren Flüssigwasser-Ozean beherbergt, der Leben beherbergen könnte. Seine Oberfläche könnte auch Lebensformen beherbergen, die sich völlig von denen auf der Erde unterscheiden, da sie möglicherweise andere chemische Wege zur Energiegewinnung nutzen.

Obwohl sich Titans chemische Zusammensetzung stark von der der Erde unterscheidet, weist dieser große Mond Merkmale auf, die mit der Bewohnbarkeit in Verbindung gebracht werden, wie eine dichte Atmosphäre und dynamische geologische und Verwitterungsprozesse.

TOI-1452 b

Eine künstlerische Darstellung von TOI-1452b, der einen der roten Zwergsterne in einem Doppelsternsystem umkreist. (Bildnachweis: Benoit Gougeon, Université de Montréal)

Im Jahr 2022 entdeckte ein internationales Forscherteam anhand von Daten des NASA-Satelliten Transiting Exoplanet Survey den Exoplaneten TOI-1452 b. Der Planet ist etwa 1,6 Mal so groß wie die Erde und wird als Super-Erde eingestuft. Er ist fünfmal so massiv wie die Erde, und seine Dichte könnte darauf hindeuten, dass ein großer Teil des Planeten – möglicherweise 30 % – aus Wasser besteht.

TOI-1452 b, der etwa 100 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, ist ein Hauptkandidat für weitere Beobachtungen mit dem James Webb Space Telescope (JWST).

LHS-1140 b

Eine künstlerische Darstellung der Super-Erde LHS-1140 b. (Bildnachweis: ESO/spaceengine.org)

Im Juli 2024 beobachteten Forscher mit dem JWST eine Atmosphäre auf dem Exoplaneten LHS-1140 b, die möglicherweise einen flüssigen Ozean auf seiner Oberfläche unterhält. Der Planet umkreist einen roten Zwergstern, der fünfmal kleiner als die Sonne ist und 48 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt.

Weitere JWST-Daten deuten darauf hin, dass der Planet zu 10 bis 20 % aus flüssigem Wasser bestehen könnte. LHS-1140 b kreist so, dass er seinem Stern immer die gleiche Seite zuwendet. Außerdem deuten aktuelle Modelle darauf hin, dass der Planet ein riesiger Schneeball sein könnte, was bedeutet, dass sich auf der Seite, die immer seinem Stern zugewandt ist, ein Ozean in Form eines „Bullauges“ befinden könnte.

Kepler-138 c und d

Eine künstlerische Darstellung des Kepler-138-Planetensystems. In dieser Illustration steht die Supererde Kepler-138 d im Vordergrund. Links ist der Planet Kepler-138 c zu sehen, und im Hintergrund der Planet Kepler 138 b, der als Silhouette seinen Zentralstern umkreist. (Bildnachweis: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI))

Zwei mögliche Wasserwelten, Kepler-138 c und Kepler-138 d, umkreisen einen roten Zwergstern, der 218 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt ist. Im Jahr 2022 stellten die Forscher fest, dass die scheinbare Dichte der Planeten darauf hindeutet, dass diese Welten zu einem hohen Prozentsatz aus Wasser bestehen könnten.

Forscher gehen davon aus, dass bis zur Hälfte der Materialien, aus denen diese Planeten bestehen, leichter als Gestein, aber schwerer als Wasserstoff oder Helium sein sollten. Die häufigste Zutat im Kosmos, die diese Kriterien erfüllt, ist Wasser.

HAT-P-11 b

Eine künstlerische Darstellung von HAT-P-11 b, der vor seinem Heimatstern vorbeizieht. (Bildnachweis: NASA, ESA, und R. Hurt (JPL-Caltech))

Im Jahr 2014 entdeckten Astronomen Wasserdampf auf einer neptungroßen Welt, die 124 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Der Exoplanet mit der Bezeichnung HAT-P-11 b befindet sich in unmittelbarer Nähe seines Heimatsterns und benötigt nur fünf Tage für einen vollen Orbit. Es handelt sich um eine glühend heiße Welt mit Oberflächentemperaturen von über 530 Grad Celsius (1.000 Grad Fahrenheit). Man nimmt an, dass sie einen felsigen Kern und eine gasförmige, wasserdampfhaltige Atmosphäre besitzt, die reich an Wasserstoff ist.

Forscher entdeckten Wasser in der Atmosphäre von HAT-P-11 b mit einer Methode namens Transmissionsspektroskopie. Wenn ein Exoplanet an seinem – aus unserer Sicht – Wirtsstern vorbeizieht, wandert das Sternenlicht durch die Atmosphäre des Exoplaneten. Verschiedene atmosphärische Partikel absorbieren einen Teil des Sternenlichts bei bestimmten Wellenlängen. Durch die Analyse, welche Wellenlängen absorbiert werden, können Wissenschaftler die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmen.

K2-18 b

K2-18 b enthält nachweislich Wasser und weist möglicherweise gemäßigte Bedingungen auf, die Leben ermöglichen könnten. (Bildnachweis: ESA/Hubble, M. Kornmesser)

Im Jahr 2019 wurde Wasserdampf in der Atmosphäre des Planeten K2-18 b entdeckt, einer Supererde, die 110 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt ist. Der Exoplanet umkreist einen roten Zwergstern und hat vermutlich genau den richtigen Abstand zu ihm, damit Wasser auf seiner Oberfläche in flüssiger Form existiert.

Doch die Planetenforscher sind sich nicht sicher, ob es sich bei dem Planeten um eine felsige Welt oder um einen riesigen Ball aus Flüssigkeit und Gas handelt.

Zusätzliche Informationen

Auf der Grundlage aktueller Exoplanetendaten wird angenommen, dass Supererden und Subneptune die häufigsten Planetenklassen in unserer Galaxie sind, und ein Teil dieser Planeten sind wahrscheinlich Wasserwelten. Diese Planeten sind jedoch groß, und die Wechselwirkung von Wasser in ihren Ozeanen und Gestein in ihrem Inneren wird bestimmen, wie bewohnbar diese Planeten sein könnten. Mehr über diese Dynamik erfahren Sie in dieser Forschungsarbeit, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.

Europa Clipper wird Wissenschaftlern noch nie dagewesene Informationen über die Bewohnbarkeit kleiner Wasserwelten liefern, wie sie um Jupiter und Saturn zu finden sind. Lesen Sie mehr darüber, warum die Mission Europa besuchen wird, auf der NASA-Missionsseite.

Wasserwelten sind im Kosmos vermutlich weit verbreitet, was bedeutet, dass sie zu den besten Orten für die Suche nach außerirdischem Leben gehören könnten. Eine Diskussion darüber, wie häufig sie sein könnten, finden Sie in diesem Artikel in der Zeitschrift Science.

Bibliographie

Callisto, NASA [Zugriff am 19.7.24] [https://science.nasa.gov/jupiter/moons/callisto/facts/]

Discovery Alert: Intriguing New ‚Super-Earth‘ Could Get a Closer Look, NASA [Zugriff am 19.7.24] [https://science.nasa.gov/universe/exoplanets/discovery-alert-intriguing-new-super-earth-could-get-a-closer-look/]

Europa Clipper, NASA [Zugriff am 19.7.24] [https://europa.nasa.gov/]

Enceladus, NASA, [Zugriff am 19.7.24] [https://science.nasa.gov/saturn/moons/enceladus/]

Ganymed: Fakten, NASA [Zugriff am 19.7.24] [https://science.nasa.gov/jupiter/moons/ganymede/facts/#hds-sidebar-nav-4]

Kovačević, T., González-Cataldo, F., Stewart, S.T. et al. Miscibility of rock and ice in the interiors of water worlds. Sci Rep 12, 13055 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16816-w

Martin, W., Baross, J., Kelley, D. et al. Hydrothermale Schlote und der Ursprung des Lebens. Nat Rev Microbiol 6, 805-814 (2008). https://doi.org/10.1038/nrmicro1991

NASA’s Hubble Observations Suggest Underground Ocean on Jupiter’s Largest Moon, NASA [Accessed 7/19/24] [https://science.nasa.gov/missions/hubble-space-telescope/nasas-hubble-observations-suggest-underground-ocean-on-jupiters-largest-moon/]

NASA Telescopes Find Clear Skies and Water Vapor on Exo-Neptune, NASA, [Accessed 7/19/2024] [https://hubblesite.org/contents/news-releases/2014/news-2014-42.html?Year=2014&news=true]

Piaulet, C., Benneke, B., Almenara, J.M. et al. Evidence for the volatile-rich composition of a 1.5-Earth-radius planet. Nat Astron 7, 206-222 (2023). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01835-4

Rafael Luque,Enric Pallé,Density, not radius, separates rocky and water-rich small planets orbiting M dwarf stars. Science 377,1211-1214(2022).DOI:10.1126/science.abl7164

Switek, B. Die Debatte über den Ursprung des Lebens brodelt. Nature (2012). https://doi.org/10.1038/nature.2012.10024

Titan, NASA, [Zugriff am 19.7.24] [https://science.nasa.gov/saturn/moons/titan/#h-more-to-explore]

Two Exoplanets May Be Mostly Water, NASA’s Hubble and Spitzer Find, NASA [Zugriff am 19.7.24] [https://hubblesite.org/contents/news-releases/2022/news-2022-048#section-id-2]