Montag, 27. Februar 2012

Testlauf für Erkundung von Saturnmond Enceladus: Eissonde schmilzt sich durch Gletschereis


Wissenschaftler der FH Aachen erproben die thermale Bohrsonde "IceMole" auf dem Schweizer Morteratschgletscher. | Copyright/Quelle:: FH Aachen, lichtographie.de

Aachen/ Deutschland - Nachdem die Cassini-Sonde nachweisen konnte, dass sich unter dem dicken Eispanzer des Saturnmondes Enceladus gewaltige Wasserspeicher oder sogar ein globaler Flüssigwasserozean befindet, ergründen Wissenschaftler nun Mittel und Wege, wie diese verborgenen außerirdischen Meere erkundet und nach möglichem Leben darin untersucht werden könnten. Gefördert vom deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben Ingenieure nun eine erste technische Lösung präsentiert und auch schon an einem Gletscher erfolgreich erprobt. Das nächste Testgebiet wartet derzeit schon in der Antarktis.

Einmal angebohrt, ist das Hauptziel der Anwendung die Analyse von aus dem verborgenen Ozean auf Enceladus aufsteigendem Wasser, so lange dieses noch flüssig ist. Dazu haben die Wissenschaftler eine Apparatur entwickelt, bei der sich von einer Basisstation auf der Oberfläche des Saturnmondes aus eine Eisbohrsonde, der sogenannte IceMole (englisch Eis-Maulwurf), in etwa 100 bis 200 Meter Tiefe unter dem Eispanzer bis zu einer wasserführenden Spalte ins Eis vorschmelzen soll. Aus dieser soll dann direkt eine Flüssigwasserprobe entnommen und noch vor Ort auf das Vorhandensein von Mikroorganismen untersucht werden.

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Landen sollte die die Basisstation darstellende Sonde des geplanten "Enceladus Explorer" (EnEx) in sicherer Entfernung von einer der aktiven Spalte am Südpol des Mondes, aus welchen immer wieder gewaltige Wassereisfontänen Kilometerweit ins All gepresst werden (...wir berichteten, s Links).

"Dieser sogenannte Kryovulkanismus des Saturnmondes wird - so die derzeitige Theorie - von flüssigem Wasser gespeist, das tief unter der Eisoberfläche in großen Reservoiren, womöglich sogar in einem riesigen Flüssigsalzwasserozean, vorhanden ist", erläutert die Pressemitteilung des DLR (dlr.de). "Das Wasser steigt durch Spalten und Risse im Eis bis zur Oberfläche auf, wo es explosionsartig verdampft und sofort gefriert. Die so entstehenden Eisfontänen können einige hundert Kilometer hoch schießen, bevor sich die Eispartikel langsam wieder auf die Mondoberfläche niederschlagen.

Mikroorganismen, die sich unter dem Eispanzer des Enceladus in dem vermuteten Salzwasserozean entwickelt haben könnten und von dem durch die Eisspalten aufsteigenden Wasser mitgerissen werden, würden dies nicht überstehen: sie würden an der Oberfläche zerplatzen, übrig blieben allein solche durch die Raumsonde Cassini nachgewiesenen organischen Verbindungen."

Archiv: 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

Über ein Kabel soll der "IceMole" von der Station aus mit Energie versorgt. "Über dieses Verbindungskabel erfolgt auch die Kommunikation zwischen beiden Einheiten. Der IceMole schmilzt und bohrt sich in eine Tiefe von etwa 100 Metern in das Eis bis zu einer wasserführenden Spalte vor, wobei er im Gegensatz zu bisherigen Einschmelzsonden auch in beliebige Richtungen gesteuert werden kann."

Damit die Bohrsonde aber auch ihren Weg zur Spalte finden kann, wird ein ausgeklügeltes Navigationssystem benötigt. Allerdings ist dieses Unterfangen schwierig, da auf Enceladus kein globales Navigationssatellitensystem existiert, noch sonstige von der Erde gewohnte externe Bezugspunkte, wie zum Beispiel ein ausgeprägtes und stabiles Magnetfeld oder die Gestirne zur Verfügung stehen.

"Trotzdem soll die Sonde auf dem Weg zum Wasser fortlaufend ihre Lage und Position bestimmen, den Abstand zum Ziel messen, einen optimalen Weg errechnen, dabei Reichweite und Energieaufwand mit in die Rechnung einbeziehen, diese Daten zur Oberflächenstation senden und außerdem noch Hindernissen im Eis, wie zum Beispiel Hohlräumen und eingeschlossenem Meteoritengestein, ausweichen."

Der IceMole in seinem Element: Die Sonde schmilzt sich ohne Probleme ihren Weg durch das Gletschereis des Morteratschgletschers. | Copyright/Quelle: FH Aachen

An der Lösung dieser komplexen Navigationsaufgabe arbeiten derzeit Wissenschaftler der Universität der Bundeswehr in München, der TU Braunschweig, der FH Aachen, der RWTH Aachen, der BU Wuppertal und der Universität Bremen unter Federführung des Fachbereichs Luft- und Raumfahrttechnik der FH Aachen. Hier wird der "IceMole" entwickelt und zudem ein Szenario für den späteren Einsatz auf Enceladus entwickelt.

Bevor sich der "Eis-Maulwurf" aber in das Eis des Saturnmondes bohren darf, wird er unter möglichst realistischen Bedingungen auf der Erde getestet. Durch das Eis des Morteratschgletschers im schweizerischen Graubünden hat sich der IceMole bereits erfolgreich geschmolzen. In der Antarktis soll er nun in Kooperation mit einem internationalen Forschungsteam weitestgehend selbständig zu einer Eisspalte navigieren, um dort erstmalig in der Wissenschaftsgeschichte kontaminationsfrei eine Wasserprobe aus einem unter dem Eispanzer liegenden See zu entnehmen.

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