Tödlicher Eisfinger: Kamerateam der BBC filmt erstmals Entstehung eines Solezapfens unter Wasser

Standbild aus den Aufnahmen der BBC. | Copyright: bbc.co.uk

London/ England - Wenn die Salz-Wasser-Lösung des Meereswassers gefriert, so entsteht dabei kein gewöhnliches Eis, wie man es aus dem eigenen Gefrierfach oder auf Süßwasser-Gewässern kennt, sondern ein dichter Klumpen, der eher einem mit Meerwasser getränkten Schwamm gleicht, aus dem die gelösten Salze in Form der sogenannten Sole durch unzählige Kanäle austreten und so den Zapfen stetig anwachsen lassen. Jetzt ist es Naturfilmern der BBC erstmals gelungen, die Entstehung dieses erstaunlichen Phänomens auf Film zu dokumentieren.

Die Zeitraffer-Aufnahmen gelangen dem Team um Kameramann Hugh Miller, das für die Doku-Serie "Frozen Planet" (Gefrorener Planet) unter der Eisdecke vor Little Razorback Island im antarktischen Ross-Archipel drehte. "Als wir die Gegend um die Insel tauchend erkundeten, entdeckten wir drei oder vier breites vorhandene Solezapfen und einer davon war gerade dabei neu zu entstehen", berichtet Miller gegenüber BBC News. "Der ganze Prozess dauerte kaum sechs Stunden und alles passierte direkt vor unseren Augen."

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"Im Winter sinken die Temperaturen an der Eisoberfläche auf bis zu minus 20 Grad Celsius, während das Meerwasser selbst nur minus 1,9 Grad kalt ist", erläutert der Polar-Ozeanograf Dr. Mark Brandon gegenüber der BBC die Entstehung derartiger Solezapfen. "Wärme aus der wärmeren See fließt also in Richtung der deutlich kälteren Luft und lässt dabei von unten her Eis entstehen. Das Salz, bzw. die Sole in der auf diese Weise neu entstanden Eisschicht konzentriert sich und wird durch winzige Kanäle und Öffnungen im Eis herausgepresst. Da diese Sole sehr viel kälter und salziger ist als das sie umgebende Wasser, ist sie auch deutlich dichter, und sinkt im Wasser nach unten. Beim Austritt aus dem Eis kommt die Sole nun jedoch in Kontakt mit dem kälteren Meerwasser und gefiert selbst zu dem sich immer weiter Richtung Meeresboden fortsetzenden Zapfen. Wo dieser in Kontakt mit der Oberfläche kommt, umschließt er auch das dortige Leben mit einem tödlichen Eispanzer.

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Sprites: Atmosphärische "Kobolde" könnten auf Leben auf anderen Planeten hinweisen

"Roter Kobold": Atmosphärisches Wetterphänomen, aufgenommen am 4. Juli 1994. | Copyright: NASA/University of Alaska

Tel Aviv/ Israel - Seit Beginn der Luftfahrt wurden sie zwar von Piloten gesichtet und beschrieben, von Wissenschaftlern jedoch jahrzehntelang als Halluzinationen oder gar Spinnereien abgetan: Farbige Leuchtphänomene oberhalb der Wolkendecke, die bis zu 100 Kilometer nach oben ausschlagen und meist einer schmalen Stichflamme oder sogar einem Atompilz gleichen können.

Erst als die Phänomene durch wissenschaftliche Beobachtungen in 50 bis 85 Kilometern Höhe nachgewiesen werden konnten, wurden sie als atmosphärische Wetterphänomene anerkannt. Verursacht werden sie durch elektrische Entladungen von Blitzgewittern und ermöglichen Wissenschaftlern seither neue Einblicke in die Zusammensetzung unserer Atmosphäre.

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Verschiedene Formen von Sprites in den oberen Atmosphärenschichten der Erde (Illu.). | Copyright: Abestrobi, cc-by-sa 3.0

In einer Studie haben sich internationale Wissenschaftler an der "Tel Aviv University" (TAU) nun den sogenannten Sprites (Kobolden) gewidmet und diese im Labor reproduziert. Sie kommen zu dem Schluss, dass die atmosphärischen Kobolde wahrscheinlich auch in den Atmosphären anderer Himmelskörper zu finden sind und hier sogar Rückschlüsse auf dort vorhandenes Leben ermöglichen könnten.

In ihren Experimenten haben die Forscher um Dr. Daria Dubrovin, Prof. Colin Price, Prof. Yoav Yair von der "Open University of Israel", Ute Ebert und Dr. Sander Nijdam von der "Technischen Universiteit Eindhoven" in den Niederlanden erkannt, dass die Farbe der nur wenige Augenblicke andauernden Sprites Rückschlüsse auf die in der jeweiligen Atmosphäre vorhandenen Moleküle und dortige elektrische Prozesse zulassen.

Da Blitze von vielen Forschern als Schlüsselfaktoren bei der Entstehung organischer Moleküle und damit auch der Bausteine des Lebens betrachtet werden (...wir berichteten), könnte also der Nachweis von Sprites in den höheren Atmosphärenschichten eines Planeten auch Rückschlüsse auf dortiges Leben zulassen.

Um zu testen, ob Sprites also auch auf anderen Planeten vorkommen können, hat das Team um Dubrovin die Atmosphären von Jupiter, Saturn und Venus im Labor simuliert und darin extrem kurzlebige elektrische Entladungen generiert, die natürliche Sprites imitieren sollten. Bilder dieser Entladungen wurden dann anhand verschiedener Faktoren wie Helligkeit, Farbe, Größe und Geschwindigkeit quantifiziert um zu bestimmen, wie kraftvoll die außerirdischen Höhengewitter ausfallen können.

Eine Aufnahme eines im TAU-Labor simulierten Sprite in der Saturnatmosphäre. | Copyright/Quelle: aftau.org

Dubrovin erhofft sich nun, dass die Ergebnisse die NASA und ESA davon überzeugen, die Sensoren und Kameras der gemeinsamen Saturnsonde "Cassini" auf die Suche nach Sprites in der Atmosphäre des Ringplaneten auszurichten. "Gerade jetzt tobt in der Atmosphäre des Saturns ein gewaltiges Gewitter, das pro Sekunde mehr als 100 Blitze erzeugt (...wir berichteten). Hierbei handelt es sich um ein einzigartiges Phänomen, das so wahrscheinlich nur einmal in zehn Jahren zu beobachten ist. Über den die gewöhnlichen Blitze erzeugenden Atmosphärenschichten von Jupiter und Saturn befinden sich dichte Wolkenschichten, die teilweise das Licht der Blitze verdecken", erläutert Dubrovin. "Sollte die Sonde Bilder von Sprites in den höheren Schichten der Saturnatmosphäre liefern, könnten diese auch neue Rückschlüsse auf den sich darunter austobenden Sturm ermöglichen."

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / aftau.org

Forscher schlagen Indizes zur Einschätzung erdähnlicher und lebensfreundlicher Planeten und Monde vor

Archiv: Erdähnlicher Exoplanet (Illu.) | Copyright: grenzwissenschaft-aktuell.de

Pullman/ USA - Planetenwissenschaftler haben zwei neue Indizes zur Einschätzung der Erdähnlichkeit und Lebensfreundlichkeit von Planeten und Monden vorgeschlagen, die auch Lebensformen berücksichtigten, die sich von Leben, wie wir es auf der Erde kennen, deutlich unterscheiden könnten.

Während in den kommenden Jahren die Anzahl der Planeten, die um ferne Sterne entdeckt werden, wahrscheinlich mehrere Tausend betragen wird und die Liste dieser Exoplaneten immer länger wird, wird sich die Suche nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems wahrscheinlich mehr und mehr auf die vergleichsweise wenigen Welten konzentrieren, die die erdähnlichsten Bedingungen aufweisen.

Obwohl aufgrund der Tatsache, dass die Erde der bislang einzige bekannte Planet ist, der Leben hervorgebracht hat, diese Vorgehensweise vielen zunächst logisch erscheinen mag, zeigen sich Astronomen um Dirk Schulze-Makuch von der "Washington State University" und Abel Mendez von der "University of Puerto Rico" in Arecibo vorsichtig und halten diese Sichtweise für möglicherweise zu sehr auf das Leben auf der Erde und die Erde selbst fixiert.

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Innerhalb einer internationalen Arbeitsgruppe, bestehend aus Kollegen von NASA, dem "SETI Institute", dem "Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt" (DLR) und den Universitäten von Washington und Texas-El Paso, haben sich die Forscher auf zwei Hauptfragen konzentriert, die die Suche nach außerirdischem Leben antreiben.

"Da wir empirisch wissen, dass die Erde Leben hervorgebracht hat, ist die erste Frage jene, ob erdähnliche Bedingungen auf anderen Planeten entdeckt werden können", so Schulze-Makuch. "Die zweite Frage ist die, ob auf Exoplaneten Bedingungen existieren, die auf die Möglichkeit anderer Formen des Lebens hindeuten - ganz gleich, ob wir diese kennen oder nicht."

In ihrem in der Dezember-Ausgabe des Fachmagazins "Astrobiology" erscheinenden Artikel schlagen die Forscher eine neue Klassifikation für Planeten und Monde vor und haben hierzu zwei neue Indizes entwickelt:

Beim "Earth Similarity Index" (ESI) handelt es sich um einen Index, der Planeten nach ihrer Erdähnlichkeit einstuft. Der "Planetary Habitability Index" (PHI) beschreibt hingegen die Vielzahl chemischer und physikalischer Parameter eines Himmelskörpers, wie sie zumindest theoretisch Leben in extremen und der Erde unähnlichen Formen fördern könnten. Beide Indizes bewerten entsprechende Planeten und Monde in Dezimalschritten auf einer Skala von 0 bis 1.

Laut den Wissenschaftlern stellen diese Indizes ein wichtiges Werkzeug zur Kategorisierung und zur Bestimmung bestimmter Muster aus großen und komplexen Datensätzen dar. Es handelt sich um den bislang ersten Versuch von Wissenschaftlern, die zahlreichen Exoplaneten und Exomonde, von denen Forscher erwarten, dass sie in naher Zukunft entdeckt werden, anhand ihres Potentials für Leben einzustufen.

Bildkomposition des Saturnmondes Titan aus vier Aufnahmen der Cassini-Sonde von 2005 (koloriert). | Copyright: Alan Taylor, NASA

"Lebensfreundlichkeit im weitesten Sinn beschränkt sich nicht nur auf Wasser als Lösungsmittel oder auf einen Planeten, der einen Stern umkreist", erläutern die Forscher in ihrer Studie. "So gibt es beispielsweise Seen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen (Methan und Ethan) auf dem Saturnmond Titan, die völlig andere Formen des Lebens hervorgebracht haben könnten." Tatsächlich deuten einige Studien zu flüssigen Kohlenwasserstoffen darauf hin, dass auch solche Umgebungen prinzipiell lebensfreundlich sein könnten (...wir berichteten 1, 2, 3). "Auch auf frei im All treibenden Planeten ist es denkbar, dass diese auch ohne Zentralgestirn Formen des Lebens hervorbringen könnten."

Die Autoren der Studie gestehen zugleich jedoch ein, dass der Versuch der Einstufung der Möglichkeit von Leben in gänzlich unbekannter Form, natürlich sehr viel mehr auf Spekulationen beruht, als die Einschätzung vorhandener Ähnlichkeiten mit der Erde. Die Alternative sei jedoch, dass man potentiell lebensfreundliche Welten schlicht und einfach nur deshalb übersieht, weil man sich von den eigenen vorgefertigten Vermutungen zu sehr einschränken lässt.

"Der von uns vorgeschlagene PHI basiert auf chemischen und physikalischen Parametern, die Leben generell förderlich sein könnten. Er basiert auf Faktoren, wie sie prinzipiell und die angedachten kommenden Generationen von Beobachtungsinstrumenten vorausgesetzt, auch aus großer Ferne, in unserem Fall also von Erde aus, entdeckt und nachgewiesen werden können", so die Forscher.

Zu den bislang bekannten Planeten bzw. Monden mit der größten Wahrscheinlichkeit auf jegliche Formen von Leben laut dem "Planet Habitability Index" (PHI) gehören neben die Erde mit dem maximalen PHI-Wert von 1, der Saturnmond Titan mit einem Wert von 0,64; der Mars mit 0,59; der Jupitermond Europa mit 0,49; die den fernen Stern "Gliese 581" umkreisenden Planeten "Gliese 581 g" (0,45), "Gliese 581 d" (0,43) und "Gliese 581 c" (0,41) aber auch aufgrund ihrer festen Kerne und dichten Atmosphären die Gasplaneten Jupiter und Saturn mit einem PHI-Wert von 0,37 sowie unser Nachbarplanet Venus (0,37) und der Saturnmond Enceladus mit 0,35, dessen Eispanzer wahrscheinlich einen gewaltigen Ozean flüssigen Wasser verdeckt (...wir berichteten).

Die laut dem "Earth Similarity Index" (ESI) der Erde (1) am ähnlichsten bislang bekannten Planten und Monde sind die bereits genannten Exoplaneten "Gliese 581g" mit einem ESI-Wert von 0,89, "Gliese 581 d" mit 0,74, "Gliese 581 c" mit 0,70, sowie Mars (0,70) und Merkur (0,60), der Exoplaneten "HD 69830 d" mit 0,60 und "55 Cancri c" (0,56), der Erdmond mit einem Wert von 0.56 und der Exoplanet "Gliese 581 e" mit 0,53.

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