Ein Blick auf den Jupitermond Europa, aufgenommen von der Juno-Mission der NASA während ihres nahen Vorbeiflugs am Mond am 29. September. Die Raumsonde befand sich in einer Höhe von 1.500 Kilometern über der Mondoberfläche, als das Bild aufgenommen wurde (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Bildbearbeitung von Björn Jónsson CC BY-NC-SA 2.0)
Am Montag (4. März) gaben Wissenschaftler bekannt, dass es ihnen gelungen ist zu messen, wie viel molekularer Sauerstoff – die Art von Sauerstoff, die wir auf der Erde atmen – wahrscheinlich um den Jupitermond Europa herum vorhanden ist. Obwohl Forscher in der Vergangenheit Schätzungen über den Sauerstoffgehalt des Eismondes angestellt haben, ist dies laut dem Team das erste Mal, dass wir eine direkte Messung vorgenommen haben.
Um es kurz zu machen: Das Ergebnis blieb hinter den recht hohen früheren Schätzungen zurück. Könnte dies bedeuten, dass Europa, von dem man annimmt, dass es unter seiner eisigen Hülle einen riesigen Ozean aus salzigem Wasser beherbergt, weniger freundlich für die Entstehung von Leben ist, als wir gehofft hatten? Oder zumindest für das Leben, wie wir es kennen? Nun, nicht unbedingt, aber die Diskussion ist sicherlich interessant und lädt zu weiteren Untersuchungen ein.
Der Studie zufolge wurden einige frühere Schätzungen des Sauerstoffgehalts von Europa aus den mit dem Mond verbundenen Emissionen von atomarem Sauerstoff abgeleitet. Im Gegensatz zu molekularem Sauerstoff, der sich aus zwei Sauerstoffatomen zusammensetzt, besteht atomarer Sauerstoff aus nur einem. Letzterer ist die Art, die wir nicht einatmen können, aber die Wissenschaftler dachten sich wahrscheinlich, dass die Entschlüsselung der Menge dieses Sauerstoffs in der Umgebung von Europa zumindest einen gewissen Aufschluss darüber geben würde, wie viel atembaren Sauerstoff der Mond insgesamt produziert.
Diese Überlegungen sowie einige andere Fernbeobachtungsanalysen schränkten in der Tat ein, wie viel von dem Zeug wirklich mit diesem jovianischen Satelliten verbunden ist – aber die neue Studie fand einen Weg, diese Vorhersagen noch enger zu fassen. Dank der Juno-Sonde der NASA und ein wenig Eischemie gelang den Forschern eine direkte Messung des Sauerstoffgehalts von Europa.
Grundsätzlich, so erklärt das Team in der Zusammenfassung der Studie, ist es möglich, dass die Wasser-Eis-Schale der Oberfläche von Europa das Potenzial hat, eine Art Wasserspaltungsprozess zu durchlaufen. Es gibt bestimmte Reaktionen, die einige der gefrorenen Wassermoleküle auf Europa in molekularen Wasserstoff (aus zwei Wasserstoffatomen) und molekularen Sauerstoff umwandeln könnten. Und wenn solche Reaktionen wirklich stattfanden, wäre der Beweis dafür, dass einige der entstehenden Sauerstoff- und Wasserstoff-Ionen um den Mond herum existieren – Ionen, die elektrische Ladungen tragen. Die Theorie hatte eine solide Grundlage, da die Wissenschaftler wussten, dass Europa auf seiner Umlaufbahn durch einen der Strahlungsgürtel des Jupiters fliegt. Dieser Gürtel enthält eine Reihe geladener Teilchen, die auf die Oberfläche des Mondes treffen und möglicherweise den Prozess der Wasserspaltung auslösen können.
Diese Abbildung zeigt, wie geladene Teilchen vom Jupiter auf die Oberfläche von Europa treffen und gefrorene Wassermoleküle in Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle aufspalten. Wissenschaftler gehen davon aus, dass einige dieser neu entstandenen Sauerstoffgase in den unterirdischen Ozean des Mondes eindringen könnten, wie auf dem Bild zu sehen ist. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SWRI/PU)
Im September 2022, als Juno bis auf 354 Kilometer an Europa heranflog, konnte das Team den Beweis für eine solche Wasserspaltung erbringen. Die Sonde fand Wasserstoff- und Sauerstoffionen, die laut einer NASA-Erklärung offenbar durch den „Beschuss mit geladenen Teilchen“ entstanden sind, die dann vom Magnetfeld des Jupiters „aufgefangen“ wurden, als sie am Mond vorbeiflog.
„Hier berichten wir über direkte Beobachtungen von H2+ und O2+ Aufnahme-Ionen aus der Dissoziation von Europas Wassereis-Oberfläche und bestätigen, dass diese Arten primäre Bestandteile der Atmosphäre sind“, heißt es in der Studie.
Was einige Zahlen betrifft, so kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Mondatmosphäre jede Sekunde 26 Pfund molekularen Sauerstoff erzeugt (12 Kilogramm pro Sekunde). Frühere Schätzungen, so sagen sie, reichen von einigen Pfund bis zu über 2.000 Pfund pro Sekunde (etwa 900 Kilogramm pro Sekunde).
„Als die Galileo-Mission der NASA an Europa vorbeiflog, öffnete sie uns die Augen für die komplexen und dynamischen Wechselwirkungen, die Europa mit seiner Umgebung hat. Juno hat uns die Möglichkeit gegeben, die Zusammensetzung geladener Teilchen, die von der Atmosphäre Europas abgeworfen werden, direkt zu messen, und wir konnten es kaum erwarten, einen weiteren Blick hinter den Vorhang dieser aufregenden Wasserwelt zu werfen“, sagte der Hauptautor der Studie, Jamey Szalay von der Princeton University, einer der Wissenschaftler des Juno-Instruments, in der Erklärung. „Aber wir wussten nicht, dass die Beobachtungen von Juno uns einen so genauen Einblick in die Menge an Sauerstoff geben würden, die auf Europas eisiger Oberfläche produziert wird.“
Da der Wert niedriger ist als bisher angenommen, schreibt das Team in der Studie, dass dieses Ergebnis „einen engeren Bereich für die Bewohnbarkeit des Ozeans von Europa einführt“. Die Besorgnis rührt zum Teil daher, dass die unterirdische Oase Europas durch diese Wasserproduktionsmethode mit Sauerstoff versorgt werden könnte.
Aber wie eine Erklärung der NASA zeigt, gibt es auch eine andere Möglichkeit, darüber nachzudenken. „Der eisbedeckte Jupitermond erzeugt alle 24 Stunden 1.000 Tonnen Sauerstoff – genug, um eine Million Menschen einen Tag lang atmen zu lassen“, heißt es dort. Aber hätte Leben, das auf einem exotischen Mond lebt (selbst wenn es Leben ist, wie wir es kennen), nicht auch einen exotischen Sauerstoffbedarf? Bleiben Sie auf dem Laufenden.
Und wie geht es weiter? Das Team sagt, dass sie einen weiteren Jupitermond untersuchen wollen: Io.
Die Studie wurde am 4. März in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
