Freitag, 2. Mai 2014

Doch Leben auf Ganymed? Neues Modell vermutet gleich mehrere Ozeane auf Jupitermond


Schaubild zum Sandwich-Modell des Aufbaus des Jupitermonds Ganymed (Illu.). | Copyright: NASA/JPL-Caltech (Übers.: grewi.de)

Pasadena (USA) - Der größte Mond in unserem Sonnensystems, der Jupitermond Ganymed, könnte über einem Gesteinskern gleich mehrere Wasserozeane besitzen, die abwechselnd mit unterschiedlichen Eisschichten wie ein Sandwich übereinander geschichtet sind. Bislang gingen Planetenforscher davon aus, dass Ganymed nur über einen tiefen Ozean zwischen zwei Eisschichten verfügt. Während das bisherige Modell die Entstehung von Leben in diesem Ozean unwahrscheinlich erscheinen lies, sieht das beim neuen "Sandwich-Modell" nun ganz anders aus.

"Ganymed Ozean könnte geradezu wie ein Sandwich organisiert seit", erläutert das Team um Steve Vance vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell im Fachjournal "Planetary and Space Science" (DOI: 10.1016/j.pss.2014.03.011). Mit dieser Studie liefern die Forscher die theoretische Grundlage und Beweise für ihr bereits vor einem Jahr vorgestelltes Modell von Ganymed.


Dieses lässt nun auch die Entstehung von primitivem Leben auf bzw. im Innern des eisigen Mondes zumindest möglich erscheinen - gerade in jenen Regionen, in denen Wasser und Gestein miteinander interagieren.


Zuvor galt Ganymeds potentieller Ozeangrund als von Eis und nicht von direkter Flüssigkeit entdeckt. Nach dem Vorbild irdischen Lebens, wäre eine solche Umwelt für die Entstehung von Leben im Vergleich zu einem Gesteinboden mit potentieller geothermischer Aktivität (Tiefseeschlote usw.) jedoch eher problematisch. Die neuen Ergebnisse legen nun aber ein anderes Szenario nahe: "Die erste Schicht oberhalb des felsigen Kerns könnte zudem sogar aus Salzwasser bestehen."


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"Das sind gute Neuigkeiten für Ganymed" so Vance weiter. "Der bislang angenommene Ozean ist gewaltig mit enormen Druckverhältnissen. Man musste also davon ausgehen, dass sich an seinem Boden eine dichte Eisschicht bilden würde. Als wir aber in unseren neuen Modellen Salze dazu gaben, bekamen wir Flüssigkeiten, die dicht genug sind, um auf den Ozeangrund abzusinken und hier ein Vereisen zu verhindern."


Obwohl die Vorstellung, dass Salz die Dichte von Wasser erhöhen kann zunächst ungewöhnlich klingen mag, lässt sich der Effekt schon mittels eines Wasserglases beobachten: Statt das Volumen zu erhöhen, sinkt die Lösung zu Boden und wird dichter. Der Grund hierfür ist, dass die Salzionen Wassermoleküle anziehen. "Die Modelle werden noch komplizierter, wenn man verschiedene Formen von Eis in Betracht zieht", erläutert Vance. "Eis vom Typ 1 ist jenes Eis, welches auf dem Wasser in unserem Glas schwimmt. Es ist die am wenigsten dichte Eisform und leichter als Wasser. Doch bei höheren Temperaturen, wie jenen in den Tiefen von Ozeanen wie dem auf Ganymed, wird die Kristallstruktur des Eises kompakter.


"Das Eis wird so viel dichter, dass es schwerer wie Wasser wird und zum Ozeanboden sinkt. Das dichteste und damit schwerste Eis, dass (laut unseren Modellen) auf Ganymed überstehen kann, ist 'Eis VI'. Als wir derartige Prozesse in unseren Modellen simulierten, entstanden ein Ozeane, die sich zwischen bis zu drei Lagen Eis über einem felsigen Ozeanboden erheben. Die leichteste Eisform bedeckt dabei die Oberfläche, während die salzigste Flüssigkeit schwer genug ist, um auf den Boden abzusinken (und dort das Vereisen verhindert)."


Darüber hinaus verweisen die Ergebnisse der neuen Modellberechnungen auf die Möglichkeit eines bizarren Phänomens, das die Ozeane zum sogenannten "aufwärts-schneien" führt: "Während die Ozeane aufgewühlt werden und kalte Ströme umherschlängeln, könnte sich in der obersten Ozeanschicht Eis vom Typ III im Meerwasser bilden. Wenn Eis entsteht, werden Salze gelöst. Die schwereren Salze würden somit absinken und das leichtere Eis - bzw. Schnee - nach oben treibt. Dieser 'Schnee' schmilzt dann wieder, bevor er die Oberfläche des Ozeans erreicht, wobei er möglicherweise eine Eis-Schneeschlammschicht in der Mitte des 'Ganymed-Sandwichs' zurücklässt."


Allerdings sei bislang noch nicht bekannt, wie lange die beschriebe Sandwich-Struktur existieren kann. "Diese Struktur erscheint zunächst zwar wie ein stabiler Zustand, doch gibt es eine Vielzahl einzubeziehender Faktoren, die diese Stabilität des Mondes auch in Frage stellen können", fügt Chrisophe Sotin, ebenfalls vom JPL, hinzu.



Helle und dunkle Regionen auf Ganymeds Oberfläche (Aufn.: "Voyager 2"). Am unteren Bildrand ist ein relativ frischer Einschlagskrater sichtbar, bei dem helles Material aus dem Untergrund strahlenförmig ausgeschleudert wurde. | Copyright: NASA


Neben Ganymed können die Ergebnisse der aktuellen Studie auch auf ferne Exoplaneten angewendet werden. "Einige sogenannte Super-Erden, also Felsplaneten von der mehrfachen Größe der Erde, werden oft als gewaltige Wasserwelten betrachtet. Auch hier stellt sich die Frage, ob es auf diesen Planeten Leben geben kann." Vance und sein Team glauben nun, dass ihre Laborexperimente auch Antworten auf diese Frage liefern werden.

Spätestens in den 2030er Jahren werden wir mehr erfahren: Dann soll die europäische Mission "JUICE" (JUpiter ICy moons Explorer) neben Ganymed auch die Jupitermonde Europa und Callisto erkunden, auf denen Wissenschaftler ebenfalls verborgene Ozeane vermuten.


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Quelle: NASA/JPL
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