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Donnerstag, 25. Juni 2009

Saturnmond Enceladus speit salziges Meerwasser

Fontänen speien gewaltige Wassernebel von etwa null Grad Celsius aus der Südpolregion des Saturnmondes Enceladus | Copyright: NASA/JPL/Space Science Institute

Heidelberg/ Deutschland - Eine aktuelle Analyse der eisigen Kryovulkane auf dem Saturnmond Enceldaus belegt, dass diese aus salzhaltigen Eispartikeln bestehen. Sehr wahrscheinlich, so die Schlussfolgerung von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Kernphysik, handelt es sich dabei um gefrorene Meerwassertröpfchen.

Unter der Eiskruste von Enceladus muss es also einen Ozean geben, der mit felsigem Grund in Kontakt steht. Dies zeigen Messungen mit dem Staubanalysator CDA des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg an Bord der Raumsonde Cassini unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen und der Universität Göttingen.

Immer wieder rückt der eisige Saturnmond Enceladus ins Interesse der Planetenforschung und gilt vielen Wissenschaftlern auf diesem Gebiet als einer der vielversprechendsten Kandidaten für außerirdisches Leben innerhalb unseres Planetensystems. Mehrere Vorbeiflüge der NASA/ESA-Sonde Cassini brachten die Wissenschaftler auf die Spur organischer Verbindungen. Zudem es gab Hinweise auf flüssiges Wasser, die allerdings bislang kontrovers diskutiert wurden.

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Der Eismond wird durch die Anziehungskraft des Gasriesen Saturn kräftig durchgeknetet, ähnlich wie Sonne und Mond auf der Erde die Gezeiten verursachen. Welche Vorgänge jedoch die Eisvulkane rund um den Südpol des Mondes verursacht, ist noch immer nicht geklärt. Die Vulkane selbst stoßen Fontänen von Wasserdampf und Eispartikeln aus und speisen damit auch den diffusen äußeren sogenannten E-Ring des Saturn.

Wie die Forscher um Frank Postberg vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Nature" vom 25. Juni 2009 berichten, wurde ein weniger als einen Mikrometer (tausendstel Millimeter) großer Eispartikel dieses Ringes eingehend analysiert. Hierzu nutzten die Forscher die Möglichkeiten des Cosmic Dust Analyzers (CDA) an Bord der Raumsonde, nicht nur Einschläge von Staubkörnchen zu zählen, sondern auch einzelne Teilchen chemisch zu analysieren. Prallen solche Partikel auf ein metallisches Target, zerstieben sie in einer Gaswolke. Darin enthaltene Ionen, also geladene Teilchen, werden in einem elektrischen Feld beschleunigt, und aus der Flugzeit der Ionen bis zu einem Detektor lässt sich ihre Masse ableiten.

Bisher hatten die Wissenschaftler reine Eispartikel und solche mit Einschlüssen aus organischen Verbindungen oder Silikaten identifiziert. Jetzt fanden sie eine dritte Sorte: Teilchen, die bis zu zwei Prozent Natriumsalze enthalten, insbesondere Kochsalz und Natriumcarbonat zusammen mit Spuren von Kaliumsalzen.

"Deuteten unsere früheren Ergebnisse bereits auf Wasser hin, das aber inzwischen gefroren sein könnte, so beweisen die nun gefundenen Natriumsalze, dass flüssiges Wasser auf Enceladus derzeit vorhanden sein muss", sagt Postberg. Grund für diese Schlussfolgerung: Beim langsamen Gefrieren von Meerwasser bleibt das Salz - im Gegensatz zu vielen organischen Verbindungen und Silikat - im Wasser, und das Eis ist praktisch salzfrei.

Grafisches Modell des Enceladus-Ozeans: Minerale aus dem Gestein werden im Wasser gelöst (unten), versprühte Tröpfchen gefrieren sofort (Mitte), werden während der Passage durch den Spalt in der Eiskruste von zusätzlich anfrierendem Wasserdampf umhüllt und dann als Staubteilchen ausgestoßen (oben). | Copyright: Max-Planck-Institut für Kernphysik

"Vermutlich versprühen aufsteigende Gasblasen unter einem Vulkanschlot Salzwassertröpfchen, die gefrieren, während sie durch den Kanal an die Oberfläche transportiert werden", sagt Frank Postberg. Diese Eispartikel stammten aus einem Reservoir, das in Kontakt mit dem Ozean zwischen Eiskruste und Gesteinskern steht, und enthielten deshalb viel Natrium. Andere Partikel entstünden aus dem Wasserdampf oberhalb des Reservoirs und seien arm an Salzen. "Einzelne Eisvulkane sind jahrelang aktiv und stoßen so viel Dampf aus, dass wir die Wasseroberfläche unter einem großen Dampfreservoir in einer Höhle mit kaminartigem Schlot annehmen müssen", schlussfolgert Postberg.

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