Der eisige Jupitermond Europa, aufgenommen im Jahr 2022 von der NASA-Raumsonde Juno (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)
Niedrigtemperatur-Hydrothermalquellen könnten auf den dunklen Ozeanböden von Monden wie dem Jupitermond Europa möglicherweise Milliarden von Jahren überleben, wie neue Computersimulationen gezeigt haben.
Hydrothermale Schlote sind sowohl eine Quelle chemischer Energie als auch von Wärme und sind einer der möglichen Orte für den Ursprung des Lebens auf der Erde. Planetenforscher haben die Theorie aufgestellt, dass hydrothermale Schlote am Boden der Ozeane unter dem Eis von Jupitermonden wie Europa und Ganymed und dem Saturntrabanten Enceladus dazu beitragen könnten, diese Ozeane zu erwärmen und die Biochemie des Lebens in Gang zu setzen.
Das Problem ist, dass sich die Modellierung dieser Schlote auf die extrem heißen Schlote konzentriert hat – die „schwarzen Raucher“, die durch vulkanische Aktivität angetrieben werden. Während diese superheißen Schlote Energie aus dem heißen Kern der Erde absaugen können, haben die Eismonde keine heißen Kerne, was bedeutet, dass ein Fragezeichen hinter der Frage steht, ob solche Schlote lange genug überleben könnten, um die langfristigen Bedingungen für Leben zu schaffen.
(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute)
Doch die superheißen Schlote sind nicht die vorherrschende Form der Entlüftung in den Ozeanen der Erde. Auf der Erde fließt ein viel größeres Wasservolumen durch Schlote mit niedrigeren Temperaturen.
„Die Wassermenge, die durch Niedertemperatur-Schlote fließt, entspricht der Menge aller Flüsse und Bäche auf der Erde und ist für etwa ein Viertel des Wärmeverlustes der Erde verantwortlich“, so Andrew Fisher von der University of California, Santa Cruz (UCSC), in einer Erklärung. „Das gesamte Volumen des Ozeans wird etwa alle halbe Million Jahre in den Meeresboden hinein- und herausgepumpt.“
Fisher leitete ein Team der UCSC, das die Ausbreitung solcher Niedertemperaturschlote auf Europa und Enceladus modellierte. Da es keine Daten über die Ozeane auf diesen Monden gibt, stützte sich Fishers Team bei seinen Simulationen auf das Zirkulationssystem im nordwestlichen Pazifik, insbesondere an der Ostflanke des Juan-de-Fuca-Rückens, wo kühles Meerwasser absinkt und über erloschene vulkanische Hohlräume, sogenannte Seamounts, in das Gestein des Meeresbodens fließt. Das Wasser wandert etwa 50 Kilometer durch das Gestein und wird dabei erhitzt, bevor es über einen anderen Seamount wieder aufsteigt.
„Das Wasser nimmt beim Fließen Wärme auf und kommt wärmer heraus als beim Einfließen und mit einer ganz anderen Chemie“, sagte Kristin Dickerson, ebenfalls von der UCSC, dem Studienteam.
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Durch Anwendung dieses Zirkulationsmodells auf Europa und Enceladus änderten die Forscher Eigenschaften wie Schwerkraft, Temperatur, die Zusammensetzung des Grundgesteins und die Tiefe der Wasserzirkulation, um die potenziellen Bedingungen auf den Ozeanmonden besser zu berücksichtigen.
Sie fanden heraus, dass nicht nur mäßig warme Schlote über einen weiten Bereich von Bedingungen auf diesen Monden aufrechterhalten werden können, sondern dass die geringe Schwerkraft wärmere Temperaturen aus den Schloten heraus ermöglicht. Darüber hinaus würde die geringe Effizienz der Wärmeabfuhr aus dem Kern der Monde (von denen man annimmt, dass sie von vornherein ziemlich kühl sind) in der niedrigen Schwerkraft die Aufrechterhaltung solcher mäßig bis niedrig temperierten Schlote für möglicherweise Milliarden von Jahren ermöglichen.
„Diese Studie deutet darauf hin, dass hydrothermale Systeme mit niedriger Temperatur – nicht zu heiß für Leben – auf Ozeanwelten jenseits der Erde über Zeiträume aufrechterhalten werden konnten, die mit denen vergleichbar sind, die für die Entstehung von Leben auf der Erde erforderlich waren“, so Fisher.
Die Forschungsergebnisse wurden am 24. Juni im Journal of Geophysical Research veröffentlicht: Planets.
