Sonde findet bislang besten Hinweis auf Salzwasser-Ozean auf Saturnmond Enceladus

Cassini-Aufnahme vom 25. Dezember 2009: Mindesten vier deutlich erkennbare Fontänen treten hier aus der Südpolregion des Saturnmondes Enceladus aus. | Copyright: NASA/JPL/Space Science Institute

Heidelberg/ Deutschland - Die NASA/ESA-Raumsonde "Cassini" hat die bislang besten Hinweise darauf gefunden, dass sich unter dem dicken aber rissigen Eispanzer des Saturnmonds Enceladus tatsächlich ein Ozean aus Salzwasser befindet.

Die Daten des "Cosmic Dust Analyser"- Staubdetektors an Bord der Sonde belegen, dass Größe und Salzgehalt in körnigem Material, welches aus Rissen im Eispanzer des Mondes ausgestoßen wird, mit zunehmender Entfernung zur Oberfläche abnimmt. In relativer Nähe zu Oberfläche, das belegen die Messwerte, besteht dieses mit den Eispartikel- und Wasserdampffontänen ausgestoßene Material aus relativ großen Körnern, die zudem reich an Natrium und Kalium sind. Die salzreichen Partikel haben eine "ozean-artige" Zusammensetzung und weisen darauf hin, dass ein Großteil dieses Materials, wenn nicht sogar alles, durch das Verdampfen von flüssigem Salzwasser stammt und nicht von der gefrorenen Eisoberfläche des Mondes.

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Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler um Dr. Frank Postberg von der "Universität Heidelberg" aktuell im Fachmagazin "Nature" veröffentlicht: "Dicht unter der eisigen Kruste des Saturnmondes Enceladus müssen sich flüssige Salzwasser-Reservoire befinden", so die Forscher.

Die ausgestoßenen Partikel Sie stammen aus den "Tigerstreifen" - Oberflächenspalten am Südpol des Mondes - und erzeugen den sogenannten E-Ring des Ringsystems des Saturn, in dessen Zentrum sich die Umlaufbahn des Enceladus um den Saturn befindet. Zum ersten Mal entdeckte die Sonde die Fontänen im Jahre 2005. Seither konnte "Cassini" die Zusammensetzung frisch ausgeworfener Partikel in drei Durchflügen, die in den Jahren 2008 und 2009 gelangen, messen.

Die Heidelberger Forscher vermuten, dass mehr als 99 Prozent der Masse in Form solcher salzreicher Partikel ausgeworfen werden. "Die meisten von ihnen sind jedoch zu schwer und fallen zurück auf die Mondoberfläche. Sie schaffen es nicht in den E-Ring.“

"Wenn Salzwasser langsam gefriert, wird das Salz aus der Eisstruktur verdrängt, so dass reines Wassereis zurückbleibt. Wenn also die Fontänen aus Oberflächeneis bestehen würden, müssten wir von einem nur geringen Salzgehalt ausgehen. Gegenwärtig gibt es kein anderes plausibles Szenario, als den stetigen Auswurf salzreicher Eispartikel überall aus den Tigerstreifen mit Salzwasser unter der eisigen Oberfläche des Enceladus zu erklären", sagt Dr. Postberg, der am "Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg" und am "Max-Planck-Institut für Kernphysik" (Heidelberg) forscht.

Die Wissenschaftler vermuten nun, dass sich etwa 80 Kilometer unter der Enceladus-Oberfläche eine Wasserschicht zwischen dem felsigen Kern und dem eisigen Mantel erstreckt. "Diese wird durch Gezeitenkräfte von Saturn und Nachbarmonden sowie durch Zerfallswärme radioaktiver Elemente im flüssigen Zustand gehalten", erläutert die Pressemitteilung der Universität (uni-heidelberg.de). "Salz aus dem Gestein löst sich im Wasser, das sich dann in flüssigen Reservoiren unter der Kruste ansammelt. Wenn sich in der äußeren Eisschicht Spalten öffnen, gerät das Reservoir in Kontakt mit dem Weltraum. Durch den Druckabfall verdampft die Flüssigkeit, ein Bruchteil davon wird in Form salziger Eisteilchen schockgefrostet und als Fontänen ausgespien. Wie andere Forschungsarbeiten zeigen, werden neben den Eispartikeln jede Sekunde rund 200 Kilogramm Wasserdampf aus 'Düsen' in den Tigerstreifen geschleudert."

Die Wissenschaftler haben zudem berechnet, dass die verborgenen Wasserreservoire große Oberflächen haben, an denen die Verdampfungsprozesse stattfinden. "Andernfalls würden sie leicht zufrieren und die Fontänen versiegen", betont Dr. Postberg.

An den Forschungsarbeiten waren neben den Heidelberger Wissenschaftlern auch Forscher der Universität Potsdam, der Technischen Universität Braunschweig und der Universität Stuttgart sowie der University of Colorado in Boulder (USA) und der Open University in Milton Keynes (Großbritannien) beteiligt. Die Cassini-Huygens-Mission ist eine gemeinsame Unternehmung von ESA, NASA, und ASI. Gestartet 1997, erreichte die Cassini-Raumsonde im Jahr 2004 das Saturnsystem und untersucht seitdem den Ringplaneten und seine Monde.

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Quellen: uni-heidelberg.de / grenzwissenschaft-aktuell.de

Ältesten Menschenaffen Eurasiens lebten in Schwaben

Ein auf 17 Millionen Jahre datierter Backenzahn des Menschenaffen von Engelswies | Copyright: Böhme, Universität Tübingen

Tübingen/ Deutschland - Ein internationales Forscherteam um Wissenschaftler der "Eberhard Karls Universität Tübingen" hat einen Backenzahn, der im schwäbischen Alpenvorland gefunden wurde, auf die Zeit vor 17 Millionen Jahren datiert und belegt damit, dass schon lange bevor der moderne Mensch vor 125 Tausend Jahren Afrika verlies, seine Vorläufer wiederholt nach Eurasien migrierten.

Wie oft, wann genau und warum Menschenaffen "out of Africa" unterwegs waren, ist Gegenstand intensiver Forschung. Ihre wahrscheinlich erste Migrationswelle fand vor ziemlich genau 17 Millionen Jahren statt. Spuren davon finden sich noch heute im schwäbischen Alpenvorland, südwestlich von Sigmaringen.

Gemeinsam mit Kollegen aus Helsinki, München und Stuttgart ist es den Tübinger Forschern nun gelungen, die Fundstelle eines Backenzahns auf den Zeitraum vor 17 bis 17,1 Millionen Jahren zu datieren und damit diesen Zahn dem ältesten eurasischen Hominoiden zuzuschreiben, der bisher gefunden wurde.

Ihre Ergebnisse wurden aktuell im Fachmagazin "Journal of Human Evolution" veröffentlicht. "Der Träger des Zahns hat nach dem Befund der Tübinger Untersuchungen vermutlich in einer Landschaft mit paratropischer Vegetation in einem feuchtwarmen Klima am Ufer eines Sees gelebt. Heute ist dort ein unter Paläontologen für seine Fossilienfunde bekannter ehemaliger Steinbruch", erläutert die Pressemitteilung der Universität (uni-tuebingen.de).

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Prof. Dr. Madelaine Böhme vom "Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoecology" (HEP) der "Universität Tübingen" hat zusammen mit ihren Kollegen verschiedene Methoden kombiniert, um die Ausgrabungsschicht möglichst genau zu datieren, in welcher der Zahn gefunden worden ist. Der heute im "Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart" aufbewahrte Fund selbst ist bald vierzig Jahre alt; er stammt vom 24. Juni 1973. Entdeckt hat ihn der Gründer und damalige Leiter des "Geologisch-Paläontologischen Instituts" der "Universität Mainz", Prof. Heinz Tobien, im "Steinbruch am Talsberg" auf der Gemarkung Engelswies, Gemeinde Inzigkofen. Erst 2001 wurde der Zahn dann genauer untersucht und als Backenzahn eines Menschenaffen identifiziert - die Datierung blieb indes bislang umstritten.

Zum Datieren derart alter Funde werden verschiedene Methoden herangezogen und die Ergebnisse kombiniert. "So gibt es zum Beispiel bestimmte Nagetiere, die charakteristische Merkmale evolutionär so schnell weiterentwickelt haben, dass man Funde dieser Tiere - etwa der Backenzähne des Megacricetodon bavaricus - zur relativen Zeitbestimmung nutzen kann", erläutern die Paläontologen.

Die Forscher um Prof. Böhme haben zudem die Tatsache genutzt, dass sich im Laufe der Erdgeschichte das Erdmagnetfeld mehrfach umgekehrt hat. Die Richtung ist in Sedimentschichten der jeweiligen Zeit als Magnetisierung erhalten geblieben. Der Richtungswechsel von Schicht zu Schicht lässt sich mit der Methode der Magnetostratigrafie dazu nutzen, eine Zeitskala aufzustellen.

Madelaine Böhme und Kollegen haben in ihrer Arbeit die erste direkte magnetostratigrafische Eichung der Fundstätte Engelswies vorgenommen. Als Vergleichsmaßstab zur absoluten Datierung diente die unter Geowissenschaftlern anerkannte "Astronomical Tuned Neogene Time Scale" (ATNTS04).

In einer rund fünf Meter dicken Ablagerungsschicht oberhalb und unterhalb der Fundschicht faden die Forscher ein gegenüber heute umgekehrt gepoltes Magnetfeld. Die Entstehungszeit der Schicht, in welcher der hominoide Backenzahn gefunden worden ist, ließ sich somit auf einen vergleichsweise engen Zeitraum vor 17 bis 17,1 Millionen Jahren eingrenzen.

Madelaine Böhme, die an der "Universität Tübingen" eine Arbeitsgruppe für Terrestrische Paläoklimatologie leitet, hat anhand fossiler Funde auch Vegetation und Klima der Region rekonstruiert. "Demnach herrschte damals eine Jahresdurchschnittstemperatur von 20 Grad Celsius in Süddeutschland, was etwa 11 Grad über den heutigen Werten liegt; Frost gab es im Winter nicht. Südlich des Sees erstreckte sich sumpfiges Land mit Schilfrohr und einem schmalen Uferstreifen aus Bäumen, Palmen (darunter kletternde Rattan-Palmen), Lianen, Farnen und Kräutern. Auf der Nordseite erhob sich ein Hang mit immergrünem Laubwald. Die gefundene Vegetation ist einzigartig für das Voralpenland." Die Forscher vermuten als Ursache regionale Besonderheiten und eine Zeit relativ schnellen Klimawechsels.

"Die chronologischen Zusammenhänge unterstützen die Vorstellung, dass der Hominoid von Engelswies von afro-arabischen Afropithecinen abstammte", schreiben die Forscher. Er wäre damit der erste Menschenaffe, der aus Afrika nach Eurasien eingewandert ist. "Die große Lücke zwischen dem Engelswies-Hominoiden und späteren Kenyapithecinen in Europa führt uns aber zusammen mit paläoklimatischen Überlegungen zu der Vermutung, dass diese frühe Auswanderung aus Afrika in einer Sackgasse geendet hat."

Möglicherweise erst vor 14 Millionen Jahren sind afrikanische Menschenaffen (Kenyapithecinen) dann erneut nach Eurasien gekommen und haben sich hier zu den ersten großen Menschenaffen (z.B. dem heutigen Orang Utan) weiterentwickelt.

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Quellen: uni-tuebingen.de / grenzwissenschaft-aktuell.de

Menschlicher Magnetsinn? Protein in der menschlichen Netzhaut reagiert auf das Erdmagnetfeld

Archiv: Menschliches Auge | Copyright: Petr Novák, Wikipedia/CC-by-SA-3.0

Worcester/ USA - Zugvögel, Meeresschildkröten, und zahlreiche andere Tiere verfügen über einen Sinn für das Erdmagnetfeld, mit dessen Hilfe sie unter anderem zielgenau über weite Strecken navigieren können (...wir berichteten, s. Links). Bislang schlossen Wissenschaftler aus, dass auch Menschen das Erdmagnetfeld wahrnehmen können. Jetzt jedoch haben US-Forscher entdeckt, dass ein Protein in der menschlichen Netzhaut auf dieses Magnetfeld reagiert, wenn es Fruchtfliegen implantiert wird. Die Ergebnisse belegen, dass die Magnetfeldsensitivität des Menschen neu bewertet und erforscht werden sollte.

Bei vielen wandernden Tierarten, die das Magnetfeld sehen bzw. wahrnehmen können, so vermuten Forscher, spielen lichtsensible chemische Reaktionen des Cryptochrom-Proteins eine wichtige Rolle - so auch bei der Fruchtfliege (Drosophila). Schon frühere Studien hatten gezeigt, dass das Protein bei den Fliegen als lichtabhängiger Magnetsensor wirkt.

Um zu überprüfen, ob auch die menschliche Version des Proteins, Cryptochrom 2 (hCRY2), eine ähnliche Auswirkung auf die magnetischen Wahrnehmungsfähigkeit der Fruchtfliegen hat, hat das Team um den Neurowissenschaftler Dr. Steven Reppert von der "University of Massachusetts Medical School" transgene Fruchtfliegen, denen ihr natürliches Cryptochrom fehlte, die stattdessen aber das menschliche "hCRY2" produzierten, gezüchtet.

In folgenden Experimenten untersuchten die Forscher dann, ob die derart manipulierten Fliegen weiterhin in der Lage waren, ein künstlich generiertes Magnetfeld wahrzunehmen und ob diese Wahrnehmung lichtabhängig ist.

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Die Ergebnisse, wie sie die Forscher im Fachmagazin "Nature Communications" veröffentlicht haben, zeigen, dass die Fruchtfliegen auch mittels der menschlichen Cryptochrom-Variante das Magnetfeld wahrnehmen können und das Molekül damit also auch grundsätzlich als Magnetsensor funktionieren kann.

Inwieweit dies nun allerdings bedeutet, dass auch der Mensch über einen wie auch immer gearteten Magnetsinn verfügt, sollen nun weitere Forschungen zeigen. Si ist bislang noch nicht bekannt, ob die molekulare Fähigkeit auch in eine biologische Reaktion in der menschlichen Retina übersetzt werde."

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / umassmed.edu