Strahlen, die vom Saturnmond Enceladus ausgehen.(Bildnachweis: NASA/JPL/SSI)
Saturns Eismond Enceladus wird seit langem als mögliche Heimat für Leben in unserem Sonnensystem angesehen. Im Jahr 2005 entdeckte die NASA-Raumsonde Cassini erstmals gewaltige Wasserdampfschwaden, die aus der gefrorenen Oberfläche des Mondes aufstiegen. Die Wissenschaftler glaubten, dass Flüssigkeit aus diesem Ozean durch Risse in der eisigen Kruste des Mondes entweichen könnte.
Forscher des Dartmouth College machten sich auf den Weg, um genau zu verstehen, wie diese Geysire entstehen, und kamen schließlich zu dem Schluss, dass die beobachteten Ausbrüche möglicherweise gar nicht aus einem verborgenen Ozean unter der Mondoberfläche stammen. Stattdessen schlägt das Team vor, dass das Wasser in den Geysiren aus geschmolzenem Oberflächeneis auf dem Saturnmond stammen könnte, was die Idee in Frage stellt, dass die Eruptionen direkt mit dem tiefen unterirdischen Ozean verbunden sind – und letztlich, dass Enceladus Leben beherbergen könnte (zumindest das, was wir kennen).
Das Team ist der Meinung, dass es zwei große Probleme mit der Idee gibt, dass die Wasserfahnen aus einem unterirdischen Ozean stammen. Erstens wäre es für einen Riss sehr schwierig, die dicke Eishülle des Mondes ganz zu durchdringen, und zweitens, selbst wenn ein Riss den Ozean erreichen würde, ist unklar, wie das Wasser aus der Tiefe durch ihn nach oben gelangen würde.
Eine andere Möglichkeit, die die Forscher in ihrem Papier beschreiben, ist, dass Scherungswärme – durch Reibung erzeugte Wärme von aneinander reibendem Eis – entlang von „Tigerfrakturen“ in der salzigen Eishülle von Enceladus auftritt.
„Wir gehen davon aus, dass das Reservoir nicht unbedingt ein unterirdischer Ozean ist, sondern stattdessen eine matschige Zone innerhalb der Eishülle sein könnte“, schreiben sie in ihrer Arbeit. „Eine Verbindung von der Oberfläche zu einem Reservoir ist immer noch erforderlich, aber es ist nicht notwendig, dass sich der Bruch den ganzen Weg durch die Eishülle erstreckt.“
Salz in der Eishülle des Mondes senkt den Schmelzpunkt des Eises – so wie man im Winter Salz auf die Straßen streut, um zu verhindern, dass sie vereisen. Dieser Effekt in Verbindung mit der Reibungswärme entlang der Risse führt zu einer matschigen Mischung aus teilweise geschmolzenem Eis und salzigem Wasser. Den Forschern zufolge könnte dies eine nahezu flüssige Quelle für die vom Südpol des Enceladus ausgehenden Gasfahnen sein.
Die um den Tigerstreifen herum beobachteten Doppelrippen können auch ein zusätzlicher Beweis für die Scherungserwärmung sein. „[Frühere Studien] beschreiben die Bildung von Doppelkämmen auf eisigen Satelliten und stützen sich dabei auf Beweise für das Wiedereinfrieren von Schnee an der Oberfläche des grönländischen Eisschildes“, schreiben die Autoren der Studie. „Wenn flüssiges Wasser in einem oberflächennahen Reservoir gefriert, dehnt es sich aus und treibt die Seiten des Risses in die Vertikale. Die matschige Zone, die wir vorschlagen, könnte eine oberflächennahe Wasserquelle sein, und die doppelten Rillen könnten ein Beweis für episodische Geysirvorkommen sein, auf die wiedergefrierende Ruheperioden folgen.“
Das Team argumentiert auch, dass das Verhältnis der von Cassini in den Abgasen identifizierten Gase, insbesondere des Wasserstoffs, ausreichend durch das teilweise Schmelzen von Clathraten erklärt werden könnte – Kristallstrukturen, die sich in Eis und Gestein bilden und Gase einschließen können. „Molekularer Wasserstoff könnte in Clathraten mit Stabilisierung durch [Methan] und [Kohlendioxid] eingeschlossen werden oder als mitgerissene Gasblasen in der Eishülle verbleiben, wie es in Eisschichten auf der Erde der Fall ist“, so die Autoren.
Aufgrund der Flüchtigkeit des Wasserstoffs könnte ein Teil des Wasserstoffs durch teilweises Schmelzen entweichen, während Kohlendioxid und Methan eingeschlossen werden, was zu dem in den Abgasen beobachteten höheren Wasserstoffanteil führt. Wenn das Eis fließt, wieder auftaut und tektonische Verschiebungen erfährt, werden salzhaltiges Eis und Clathrate in die „matschige Zone“ nachgeliefert, wodurch die Zusammensetzung der Abgasfahne erhalten bleibt.
„Bei einer matschigen Zone, aus der das Plume-Material stammt, müssten das Salz, die Nanopartikel und die Gasclathrate im Laufe der Zeit nachgeliefert werden, um die von Cassini beobachteten Werte zu erhalten. Wir modellieren die Auffüllungsprozesse hier zwar nicht, aber das ist ein Bereich für zukünftige Arbeiten“, so die Wissenschaftler abschließend.
Die Studie wurde am 5. Februar in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.
