👽 Eine Wiege für außerirdisches Leben? Enceladus gibt Wärme an beiden Polen ab!

Der eisige Saturnmond Enceladus enthüllt weiterhin Überraschungen, die unser Verständnis von Ozeanwelten erschüttern. Eine neue Studie hat gezeigt, dass dieser kleine Mond Wärme von beiden Polen abgibt, und nicht mehr nur vom Südpol, wie bisher angenommen.

Wissenschaftler analysierten Infrarotdaten, die von der Sonde Cassini während des polaren Nordwinters 2005 und des Sommers 2015 gesammelt wurden. Beim Vergleich dieser Beobachtungen entdeckten sie, dass die Oberfläche des Nordpols etwa 7 Grad Kelvin wärmer war als erwartet. Diese Differenz lässt sich nur durch eine interne Wärmequelle erklären, die aus dem unterirdischen Ozean durch die Eiskruste aufsteigt. Der nachgewiesene Wärmefluss entspricht zwei Dritteln der Wärme, die durch die kontinentale Erdkruste entweicht.


Diese Entdeckung revolutioniert unsere Sicht auf den Wärmehaushalt von Enceladus. Addiert man die Wärme des Nordpols zu der bereits bekannten des Südpols, erreicht der gesamte Energieverlust etwa 54 Gigawatt. Dieser Wert stimmt perfekt mit den Vorhersagen der Gezeitenheizung überein, bei der die Gravitationsanziehung des Saturns den Mond verformt und durch innere Reibung Wärme erzeugt. Dieses Gleichgewicht legt nahe, dass der unterirdische Ozean über extrem lange geologische Zeiträume flüssig bleiben könnte.

Die in Science Advances veröffentlichte Studie wurde von einem internationalen Team durchgeführt, zu dem Forscher der Universität Oxford und des Southwest Research Institute gehörten. Die Wissenschaftler erklären, dass diese thermische Stabilität entscheidend für die Aufrechterhaltung einer lebensfreundlichen Umgebung ist. Der globale Ozean des Enceladus enthält flüssiges Wasser, Wärme und essentielle chemische Elemente wie Phosphor, was Bedingungen schafft, die denen irdischer hydrothermaler Quellen ähneln, an denen Leben gedeiht.

Die Wärmedaten ermöglichten auch eine Schätzung der Dicke der Eiskruste: zwischen 20 und 23 Kilometern am Nordpol und durchschnittlich 25 bis 28 Kilometern über den gesamten Mond. Diese Informationen sind wertvoll für zukünftige Missionen, die versuchen könnten, dieses Eis zu durchbohren, um den verborgenen Ozean zu erreichen. Die Forscher betonen, dass diese Entdeckungen nur dank der verlängerten Missionen von Cassini möglich waren, was die Bedeutung langfristiger Beobachtungen zeigt.

Der Gezeiteneffekt, thermischer Motor eisiger Monde

Der Gezeiteneffekt ist ein physikalisches Phänomen, bei dem die Gravitationsanziehung eines Himmelskörpers einen anderen, ihn umkreisenden Körper verformt. Im Fall von Enceladus streckt und staucht die immense Schwerkraft des Saturns den Mond während seines Umlaufs zyklisch.

Diese permanente Verformung erzeugt innere Reibung innerhalb von Gestein und Eis, wodurch durch Energieverlust Wärme entsteht. Dieser Prozess ähnelt dem, was passiert, wenn man eine Büroklammer schnell hin und her biegt, bis sie sich erwärmt, allerdings in planetarem Maßstab.

Die Intensität dieser Erwärmung hängt von mehreren Faktoren ab: dem Abstand zwischen den beiden Körpern, der Exzentrizität der Umlaufbahn und der inneren Zusammensetzung des Mondes. Je elliptischer die Umlaufbahn und je verformbarer der Mond, desto stärker ist der Gezeiteneffekt. Dieser Mechanismus erklärt, warum einige eisige Monde wie Enceladus und Europa (um Jupiter) trotz ihrer Entfernung von der Sonne flüssige Ozeane erhalten.

Auf der Erde betrifft der hauptsächlich sichtbare Gezeiteneffekt die Ozeane, aber auf Monden ohne Atmosphäre ist es die Verformung der Kruste selbst, die den Großteil der Wärme produziert. Dieser Prozess kann für Milliarden von Jahren lebensfreundliche Temperaturen aufrechterhalten.

Die Ozeanwelten des Sonnensystems

Ozeanwelten sind Himmelskörper, die unter ihrer gefrorenen Oberfläche riesige Reservoirs flüssigen Wassers beherbergen. Enceladus ist nicht das einzige Beispiel in unserem Sonnensystem: Europa (Jupitermond), Titan und Ganymed besitzen ebenfalls unterirdische Ozeane.

Diese Ozeane werden typischerweise durch eine Kombination aus natürlicher radioaktiver Erwärmung und Gezeiteneffekt flüssig gehalten. Die dicke Eisschicht an der Oberfläche wirkt als Wärmeisolator und verhindert, dass das Wasser vollständig gefriert. Der Druck, den dieses Eis ausübt, kann ebenfalls den Gefrierpunkt des Wassers senken.

Die Zusammensetzung dieser Ozeane variiert je nach Welt. Der von Enceladus enthält gelöste Salze und organische Verbindungen, während der von Europa reicher an Sulfaten sein soll. Die auf Enceladus beobachteten Fontänen ermöglichen eine direkte Analyse der Zusammensetzung seines Ozeans, ohne das Eis durchbohren zu müssen.

Die Entdeckung dieser Ozeanwelten hat unseren Ansatz zur Suche nach außerirdischem Leben radikal verändert. Statt nur nach Planeten in der habitablen Zone ihres Sterns zu suchen, erforschen Wissenschaftler nun diese isolierten, aber potenziell gastfreundlichen Umgebungen.