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Cassini-Finale liefert bahnbrechende neue Erkenntnisse über Saturn:


Künstlerische Darstellung der Saturnsonde „Cassini“ (Illu.).
Copyright: NASA
Washington (USA) – Noch während ihrer letzten Umrundungen des Ringplaneten Saturn hat die NASA-Raumsonde Cassini wichtige Daten gesammelt, wie sie nun zu bahnbrechenden neuen Erkenntnisse in unserem Verständnis des Saturnsystems beitragen – insbesondere zur mysteriösen, noch nie zuvor erforschten Region unmittelbar zwischen dem Planeten und seinen Ringen. Einige der bisherigen Annahmen erweisen sich anhand der neuen Erkenntnisse als falsch, und es stellen sich neue Fragen.

Insgesamt sechs Wissenschaftlerteams haben ihre Ergebnisse zu den letzten Cassini-Daten aktuell im Fachjournal „Science“ (Die Links zu den Originalpublikationen finden Sie am Ende dieser Meldung) veröffentlicht, die zu einem Zeitpunkt gesammelt wurden, als der Sonde der Treibstoff ausging und sie noch einmal auf 22 Bahnen in direkter Näher zum Planeten gelenkt wurde, bevor sie September 2017 nach einem gezielten Absturz in der Saturn-Atmosphäre verdampfte (…GreWi berichtete).

Da die Cassini-Mission sowieso vor dem Ende stand, wurde die Sonde auf Bahnen gelenkt, die zuvor nie vorhergesehen waren. Auf diese Weise sondierte Cassini zum ersten Mal die magnetisierte Umgebung des Saturns, flog zwischen eisigen, felsigen Ringkörpern hindurch und erschnüffelte die Atmosphäre in dem 2.000 Kilometer breiten Spalt zwischen den Ringen und den obersten Wolken des Planeten.


Illu.

Während noch viele weitere wissenschaftliche Ergebnisse dieses „Grand Finale“ folgen werden, hier schon einmal eine Zusammenfassung der Highlights der neuen Entdeckungen und Erkenntnisse der aktuell veröffentlichten Fachartikel:

Komplexe organische Verbindungen, die in Wasser-Nanokörner eingebettet sind, regnen von den Ringen des Saturns in dessen obere Atmosphäre. Wissenschaftler haben darin zunächst Wasser und Silikate entdeckt, waren aber umso mehr überrascht, zudem auch Methan, Ammoniak, Kohlenmonoxid, Stickstoff und Kohlendioxid zu finden. Die Zusammensetzung dieser organischen Stoffe unterscheidet sich von der auf dem Saturnmond Enceladus und auch von der auf dem Mond Titan. Das bedeutet, dass es im Saturnsystem mindestens drei verschiedene Reservoirs organischer Moleküle gibt.
Zum ersten Mal beobachtete Cassini im Detail, wie die Ringe mit dem Planeten interagieren und konnte beobachteten, wie Partikel und Gase des Innenrings direkt in die Saturnatmosphäre fielen. Einige dieser Partikel nehmen elektrische Ladungen auf drehen sich dann spiralartig entlang der Magnetfeldlinien empor und fallen in dann höheren Breitengraden wieder auf den Planeten – ein Phänomen, das als “Ringregen” bekannt ist. Allerdings waren die Wissenschaftler überrascht zu sehen, dass andere Partikel am Äquator schnell in den Saturn gezogen werden. Auch fallen die Teilchen schneller aus den Ringen, als dies zuvor angenommen wurde: bis zu 10.000 Kilogramm pro Sekunde.
Die Cassini-Wissenschaftler waren auch davon überrascht, wie das Material in jener Abstandsregion zwischen den Ringen und der Atmosphäre des Saturns aussieht: Während bereits bekannt war, dass die Partikel in den Ringen unterschiedlich groß sind, offenbarte eine Probeentnahme innerhalb dieses Spalts dann jedoch meist winzige, gerade einmal nanometergroße Partikel, die gemeinsam eher wie Rauch wirkten. Für die Forscher deutet dies darauf hin, dass ein noch unbekannter Prozess die Partikel zusehends zerkleinert.

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Rätselhafte schnurgerade Linien auf Saturnmonden Dione und Rhea entdeckt:


Detailansichten schnurgerade heller Linien auf der Oberfläche des Saturnmondes Dione.
Copyright: NASA/Emily Martin and Alex Patthoff
Tucson (USA) – Aufnahmen der NASA-Sonde „Cassini“ zeigen eine Vielzahl schnurgerader heller Linien, die sich von der sonstigen Oberfläche der Saturnmonde Dione und Rhea deutlich absetzten. Während der Ursprung dieser Linienmuster noch unklar ist, könnte er aber wichtige Hinweise auf die Lebensfreundlichkeit des unter der Eiskruste des Mondes verborgenen Ozeans geben.

Wie das Team um Alex Patthoff vom Planetary Science Institute (PSI) und Emily S. Martin vom Center for Earth and Planetary Studies am National Air and Space Museum aktuell im Fachjournal „Geophysical Research Letters“ (DOI: 10.1029/2018GL079819) berichtet, konnten bislang bekannte Mechanismen, die vergleichbare Strukturen erzeugen können, ausgeschlossen werden.


Cassini-Aufnahme des Saturnmonds Dione. Copyright: NASA/JPL-Caltech

Die Forscher selbst vermuten indes, dass die als „linearen Streifen“ (linear virgae) bezeichneten Strukturen aus Material bestehen, das von außerhalb des Mondes auf dessen Oberfläche gelangt, wie etwa Partikel der Saturnringe, von vorbeiziehenden Kometen oder von Nachbarmonden wie Helene und Polydeuces.


Der Saturnmond Dione vor seinem Planeten.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

„Das hätte dann aber auch Auswirkungen für die Entwicklung der Umlaufbahnen und Einschlagsvorkommnisse im Saturnsystem“, erläutert Patthoff. „Hinzu könnte die Wechselwirkung der Dione-Oberfläche mit derart exogenem Material Auswirkungen auf die Lebensfreundlichkeit des Mondes haben und weitere Hinweise auf die Eingabe von Zutaten liefern, wie sie zur Lebensfreundlichkeit des verborgenen Ozeans beitragen könnten – und das nicht nur auf Dione, sondern auch auf anderen Himmelskörpern allgemein.“ Bei ihren Analysen der Cassini-Aufnahmen haben die Forscher ähnliche Linien auch auf dem Saturnmond Rhea entdeckt (siehe Abb.f. C und D).

Die Linien auf Dione sind mit 10 bis hunderten von Kilometern meist vergleichsweise lang, dafür aber weniger als 5 Kilometer breit, verlaufen schnurgerade und sind heller als ihre Umgebungsböden. Sie verlaufen meist parallel zueinander, überdecken andere Landschaftsmerkmale und werden von topografischen Veränderungen kaum bis gar nicht beeinflusst. Aus diesem Grund vermuten die Forscher denn auch, dass es sich bei den Streifen um die jüngsten Oberflächenmerkmale auf Dione handelt.


Die Verteilung der linear verlaufenden hellen Streifen „linear virgae“ (grün) auf Dione (A, B) und Rhea (C, D) gemeinsam mit sog. Krater- Strahlensystemen (pink) und möglichen weiteren linear virgae (orange) und eine Detailaufnahme (D) möglicher weiterer Kandidaten (siehe A/B orange) auf Rhea.
Copyright: A) Basemap from Roatsch et al, 2008. B) Image No. N1649318802. C) Basemap from Roatsch et al, 2012. D) Image No. N1673420688 / NASA

„Ihre Ausrichtung parallel zum Äquator und ihre Linearität gleicht nichts, was wir sonst wo im Sonnensystem finden“, so Patthoff. „Wenn Sie von exogenen Quellen (also von Quellen jenseits des Mondes selbst) erzeugt werden, so könnte es sich dabei um einen bislang unbekannten Prozess handeln, durch den neues Material auf Dione gelangt“, so Patthoff abschließend. „Dieses neue Material könnte dann auch Auswirkungen auf das biologische Potential des verborgenen Dione-Ozeans haben.“

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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...gonnen20190117/

Auf Saturnmond Titan hat der Nordsommer begonnen:


Blick auf den Saturnmond Titan durch die Raumsonde „Cassini“.
Copyright: NASA/JPL/University of Arizona.
Moscow (USA) – Eine erneute Analyse von Aufnahmen der Saturnsonde „Cassini“ offenbaren die langerwarteten Belege für Regen und damit wechselnde Jahreszeiten in der nördlichen Hemisphäre des größten Saturnmondes Titan. Titan ist neben der Erde der einzige Himmelskörper im Sonnensystem, auf dem ein Flüssigkeitskreislauf nachgewiesen wurde. Zudem besitzt der Mond eine dichte Atmosphäre; Wasser um reichlich organische Stoffe. Deshalb gilt er nicht nur als Modell der jungen Erde sondern auch als hoffnungsvoller Kandidat für außerirdisches Leben im Sonnensystem.

Wie das Team um Rajani Dhingra von der University of Idaho aktuell im Fachjournal „Geophysical Research Letters“ (DOI: 10.1029/2018GL080943) berichtet, fanden sie die Hinweise für Regen – und damit den Beginn des dortigen Sommers – am Nordpol des Saturntrabanten.

„Wir haben schon lange auf diese Regenwolken über dem Nordpol des Titan gewartet, da unsere Klimamodelle diese schon vorhergesagt hatten“, erläutert Dhingra. Bislang rätselten Wissenschaftler über die jetzt anhand der Cassini-Daten entdeckten bis anhin „fehlenden Wolken“.

Die Aufnahmen selbst stammen vom 7. Juni 2016 und wurden mit dem Infrarotinstrument VIMS an Bord der Sonde erstellt. Die reflektierende Fläche beansprucht rund 75 Quadratkilometer, also in etwa der Fläche der nordamerikanischen Großen Seen.

Laut der Analysen der Forscher handelt es sich um Sonnenlicht, dass von einer feuchten Oberfläche reflektiert wird. Am ehesten werden die Werte mit Methan-Regenfällen und einer darauffolgende Verdunstungsphase erklärt. „Man kann sich das in etwa wie die Reflektion des Sonnenlichts auf einem nassen Gehsteig vorstellen“, erklärt Dhingra.

Der Titan-Nordpol in den Aufnahmen des „Visual and Infrared Mapping Spectrometer“. Der organgefarbene Rahmen oben zeigt die Regenregion. Der blaue Rahmen oben zeigt den unteren Bildausschnitt, in dem dunkelblaue Pfeile Wolken, und rote Pfeile die Reflektionen des Titan-Sees Xolotlan Lacus markieren. Rosa Pfeile weisen jene Region aus, die die Forscher mit einem nassen Gehsteig vergleichen. Der schwarze Punkt markiert den Titan_Nordpol, während die hell-blauen Pfeile den Rand des größten nördlichen Titan-Meeres, das Kraken Mare ausweisen.
Copyright: NASA/JPL/University of Arizona/University of Idaho.

Die Reflektion seien denn auch das erste von Cassini dokumentierte Anzeichen für Sommer-Regen auf der nördlichen Hemisphäre des Mondes. „Wollte man dies mit dem irdischen Jahreszeitenkreislauf vergleichen, dauert eine Jahreszeit auf Titan knapp sieben Jahre. Cassini selbst kam im südlichen Titan-Sommer im Saturnsystem an und hatte damals vergleichbare Regenwolken über der Südhemisphäre entdeckt. Darauf basierende Klimamodelle sagten ähnliches Wetter schon mit der Tagundnachtgleiche 2017 vorher. Doch bis 2016 konnte die Sonde keine der vorhergesagten Wolken über der Nordhalbkugel feststellen.

„Jetzt wissen wir, dass die bisherigen Modelle gar nicht so falsch lagen und das Titan-Klima theoretisch vorhergesagt werden kann“, so Dhingra. „Jetzt wird es auf der Nordhalbkugel des Titan Sommer. Wir müssen jetzt aber noch herausfinden, was diesen Sommerbeginn verzögert hat.“

Eine weitere Analyse der Aufnahmen lässt die Wissenschaftler zu dem Schluss kommen, dass der Methan-Regen auf eine kieselartige Oberfläche fiel, da ein gröberes Terrain ein eher amorphes Muster erzeugt, als wenn der Regen in eine stehende Flüssigkeit (wie etwa einen der zahlreichen Methanseen) gefallen wäre und dort dann eher kreisförmige Muster hätte entstehen lassen.

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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...-leben20190704/


Enceladus: Ozean auf Saturnmond beinhaltet ausreichend Nährstoffe und ist alt genug für Leben:


Der Saturnmond Enceladus verbirgt unter seiner kilometerdicken Eiskruste einen Ozean flüssigen Wassers.
Copyright: NASA/Caltech
Seattle (USA) – Eine neue Studie legt nahe, dass die Konzentration von Kohlendioxid und Wasserstoff im Wasser des unter der eisigen Kruste des Saturnmondes Enceldaus verborgenen Wasserozeans höher und der pH-Wert erdähnlicher ist als bislang gedacht. Auf diese Weise könnte der Enceladus-Ozean genügend Energie für dortiges mikrobisches Leben zur Verfügung stellen. Auch scheint der Ozan alt genug zu sein, damit darin Leben entstanden und sich bereits entwickelt haben könnte. Zudem könnte es im Enceladus-Ozean auch höhere Konzentrationen an Ammonium geben, ein Gas, das ebenfalls als potentielle Nährstoff für Leben dienen könnte.

Wie das Team um Lucas Fifer von der University of Washington aktuell auf der Astrobiologie-Konferenz AbScieCon2019 berichtete, stelle die erhöhte Konzentration an Kohlendioxid und Wasserstoff zum eine Art „freier chemischer Treibstoff“ für potentiell hier vorhandene Mikroben dar, zum anderen könnte die hohe Konzentration aber auch bedeuten, dass in diesem Ozean nichts vorhanden ist, was die Stoffe verzehrt.

Wie Fifer und Kollegen zeigen, sind die geysirartigen Fontänen, durch die Wasser aus dem verborgenen Ozean kilometerweit ausgespiehen wird, chemisch nicht mehr mit dem Ozeanwasser selbst identisch, da der Eruptionsprozess selbst die Zusammensetzung des Wassers verändern kann.

Aus diesem Grund stellen die Fontänen auch nur ein “unvollkommenes Fenster” beim Blick auf die Zusammensetzung des globalen Enceldaus-Ozeans unter der frostigen Oberfläche dar. Hierbei könnten einige Komponenten herausgepresst werden, während andere zurück bleiben.

Vor diesem Hintergrund analysierten die Wissenschaftler die Daten der NASA-Saturnsonde “Cassini” mit Hilfe von Computersimulationen erneut. Das Ergebnis zeigt “deutliche Unterschiede” zwischen der Chemie der Fontänen und der des verborgenen Ozeans. Zuvor hatten frühere Studien den Gehalt von Wasserstoff, Methan und Kohlendioxod im globalen Enceladus-Ozean offenbar unterschätzt.

Tatsächlich sei es besser, höhere als gar keine derartigen Konzentrationen zu finden, erläutert Fifer. „Ohne sie wäre es unwahrscheinlich, dass erdähnliches Leben in dem Ozean existieren würde.“ Zugleich legen die Werte einen niedrigeren und damit erdähnlicheren pH-Wert des Wassers im Ozean auf Enceladus nahe, als frühere Studien dies angenommen hatten. Auch dies komme möglichem (erdähnlichen) Leben im Encleadus-Ozean entgegen: „Obwohl es natürlich immer Ausnahmen gibt, so gedeiht das meiste irdische Leben doch auf der Grundlage von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert. Ähnliche Bedingungen auf Enceladus machen also auch dort Hoffnung auf Leben.” Zugleich sei es nun sehr viel einfacher, diese doch sehr exotische Ozeanwelt mit einer Umwelt wie der unsrigen zu vergleichen.


Künstlerische Darstellung des Fluges der Cassini-Sonde durch die Eiswasserfontänen des Saturnmondes Enceladus. (Bei dem Bild handelt es sich um ein Komposit aus Echtaufnahmen der Fontänen und einer Abbildung der NASA-Sonde.)
Copyright: NASA

Zugleich könnte die hohe Konzentration der Gase aber auch bedeuten, dass es im Enceladus-Ozean schlichtweg keine Lebewesen gibt, die diese Gase konsumieren. Aber auch das würde wiederum noch nicht zwangsläufig bedeuten, dass der verborgene Ozean völlig leblos ist, so die Forscher: „Es könnte aber bedeuten, dass es nicht genügend Mikroben gibt, die die zur Verfügung stehende chemische Energie selbst aufbrauchen.“ (Anm. GreWi: Oder, dass eventuell vorhandenes Leben sich anders ernährt, wie wir uns das angesichts des uns bekannte irdischen Lebens vorstellen…)

Die neu ermittelten Konzentrationen können aber schon jetzt dabei behilflich sein, in weiteren Studien die Obergrenze für bestimmte Lebensformen zu skizzieren, wie sie im Enceladus-Ozean existieren könnten.

Schon jetzt sind zukünftige Missionen angedacht, bei der die Fontänen durchflogen werden sollen, um so im Wasser aus dem Ozean nach Spuren von Leben gesucht werden soll. Hierzu ist es wichtig, den potentiellen Unterschied zwischen Ozean- und Fontänenwasser zu kennen, obwohl sie gleichen Ursprungs sind.

Woraus auch immer eventuell im Enceladus-Ozean vorhandenes Leben seine Energie und Nährstoffe bezieht – genügend Zeit dafür, dass darin Leben entstanden sein könnte, ist bislang offenbar vergangen: Wie Marc Neveu und Alyssa Rhoden vom Goddard Space Flight Center der NASA und dem Southwest Research Institute (SwRI) ebenfalls auf der „Astrobiology Science Conference 2019“ berichteten, sollte der Ozean „genügend Zeit und genügend Nährstoffe beinhalten, damit Leben darin entstanden sein könnte.“

Tatsächlich benötigt es offenbar viel Zeit, bis die Bedingungen auf einem Planeten reif für die Entstehung des Lebens sind. „Ist ein Ozean zwar vorhanden, aber noch zu jung, könnte es sein, dass noch kein Leben existiert, selbst wenn der Ozean lebensfreundliche Merkmale aufweist“, so Neveau und Rhoden. „Ist er aber zu alt, so könnte er das sogenannte ‘chemische Equilibrum‘ mit dem felsigen Untergrund erreicht haben, durch den einst vorhandene Biosphären derart stark reduziert würden, dass sie nur noch schwer nachweisbar wären.“

Doch gerade das Alter der Saturnmonde selbst ist immer noch Inhalt kontroverser Diuskussionen. Deshalb haben sich Rhoden und Neveu neuen Simulationen über die Entstehung und Entwicklung der Saturnmonde Mimas, Tethys, Dione, Rhea und Enceladus auf der Grundlage der Cssini-Daten angenommen.

Deren Ergebnisse legen nun nahe, dass Enceladus selbst bereits mehrere Milliarden Jahre alt ist und auch sein Ozean nicht erst das Ergebnis jüngerer Prozesse. Vielmehr scheint sich dieser gemeinsam mit seinem Mutterkörper entwickelt zu haben, was Bedingungen für die Entstehung und Entwicklung von Leben entgegenkommt.

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Eisvulkane belegen verborgenen Ozean auch auf Saturnmond Titan:



Aus den 3D-Daten der Sonde Cassini zeichnet sich deutlich eine vulkanartige Bergform ab.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/USGS/University of Arizona

Tucson (USA) – Aufnahmen und Daten der NASA-Saturnsonde „Cassini“ zeigen Strukturen auf dem größten Mond des Ringplaneten, die an Maare und Calderen, also die Hinterlassenschaften von vulkanischer Aktivität erinnern. Die Forscher vermuten, dass es sich um Krater sogenannter Kryovulkane handelt. Diese wären ein weiterer Hinweis auf einen unter der Oberfläche verborgenen und potentiell lebensfreundlichen Wasserozean auf Titan.

Wie das Team um Charles A. Wood vom „Planetary Science Institute“ (PSI) aktuell im „Journal of Geophysical Research: Planets“ (DOI: 10.1029/2019JE006036) berichtet, handelt es sich um morphologische Oberflächenmerkmale in der nördlichen Polarregion und Hinweise auf ähnliche Strukturen in der Südpolregion des Saturnmondes. Dabei könnte es sich um Beweise für dortigen Kryo- also Eisschlamm-Vulkanismus handeln, der bis heute anhält. Hinzu wären solche Vulkane ein weiterer Beweise dafür, dass Titan über einen inneren Ozean und interne Erwärmungsmechanismen verfügt, was dann auch bedeuten könnte, dass der Planet nicht nur in seinen „Gewässern“ aus flüssigem Methan und Ethan an der Oberfläche, sondern auch in seinem Inneren ein lebensfreundliches Ökosystem beherbergen könnte.

Wie die Forscher erläutern, unterscheiden sich die vulkanähnlichen Merkmale in der nördlichen Polarregion des Titans von anderen auf der Mondoberfläche identifizierten Merkmalen – wie Dünen, Flüssen oder Seen, die wahrscheinlich alle das Ergebnis atmosphärischer Prozesse sind. Die Nähe dieser Strukturen zu den nördlichen Methanseen des Titan sei ebenfalls interessant.

“Die enge Verbindung der vorgeschlagenen Vulkankrater zu den polaren Seen steht im Einklang mit einem vulkanischen Ursprung durch explosive Eruptionen, gefolgt von einem Zusammenbruch, wie sie Maaren oder Calderen auf der Erde darstellen. Das offensichtliche junge Alter einiger Krater kann bedeuten, dass Vulkanismus stattgefunden hat vor relativ kurzer Zeit auf Titan aktiv oder sogar heute noch. ”


Maare- und Calderen-artige Krater in der Nordpolregion des Titan.
Quelle: Randall Kirk / Woods et al., Journal of Geophysical Research: Planets, 2020

Woods und Radebaugh haben sich auch die Frage gestellt, warum diese Merkmale in der nördlichen Polarregion zu finden sind, mit einigen entsprechenden Depressionen in der südlichen Polarregion.

Im Wesentlichen theoretisieren sie, dass dies damit zusammenhängen könnte, dass die Eiskruste um die niedrig gelegenen Pole wärmer und dünner ist als in anderen Regionen. Ein weiteres Anzeichen dafür, dass diese Merkmale kryovulkanischen Ursprungs sind, ist die Tatsache, dass sie grob rund sind, erhöhte Ränder haben und sich manchmal überlappen.

Die Folgerung stehte im Einklang mit dem, was Geologen und Vulkanologen auf der Erde sowie auf dem Mond und dem Mars beobachtet haben: „In allen drei Fällen sind vulkanische Landformen mit geologischen Aktivitäten verbunden und wurden durch Explosionen, Ausgrabungen und Einstürze gebildet.“

Zudem sehen die Forscher in den beschriebenen Merkmalen einen Beweis für einen Erhitzungsmechanismus im Innern des Planeten, ähnlich wie dies bei Jupiter- und Saturnmonden Europa und Enceladus beobachtet wurde: „In beiden Fällen führen Gezeitenbelastungen, die durch Wechselwirkung mit ihrem Wirtsplaneten (Jupiter und Saturn) entstehen, dazu, dass sich in den Kernen der Monde Wärme aufbaut. Diese Wärme entweicht dann als Wasserfontänen, die die eisige Kruste zur Oberfläche durchbrechen, ähnlich wie Lava die Erdkruste durchbricht.“

Nicht zuletzt, verleihen die beschriebenen Merkmale der Idee, dass das Innere des Titan das Leben unterstützen könnte, weiteres Gewicht: “Dass sich diese Merkmale in den Polarregionen in der Nähe der Methanseen befinden, kann auf Methan, Stickstoff oder andere flüchtige Bestandteile hinweisen“, erläutert Woods abschließend. „Die Merkmale scheinen relativ frisch zu sein, was bedeutet, dass sie sich noch heute bilden könnten.”

Quelle: American Geophysical Union
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...n-kann20200614/

Neue Simulationen zeigen, wie das Saturn-Hexagon entstehen kann:


Aufnahme des Saturn-Hexagons durch die Sonde Cassini.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Cambridge (USA) – In der wolkendichten Atmosphäre des Saturns bilden Wolkenwirbel über dem dortigen Nordpol ein 29.000 Kilometer großes dynamisches Sechseck. Neue Simulationen zeigen nun, wie derartige atmosphärische Strukturen ganz spontan und ohne großen Input von außen entstehen können.

Während bisherige Studien jeweils versucht hatten, den sechsseitigen Wirbel perfekt zu reproduzieren, ging das Team um Dr. Rakesh Yadav von der Harvard University in ihrer aktuelle Studie anders vor und konzentrierten sich darauf, die Atmosphäre des Saturn anhand der geringsten Annahmen zu rekonstruieren, um so herauszufinden, was sich aus diesem Ansatz ergeben würde.

Wie das Team aktuell im Fachjournal „Proceedings der National Academy of Sciences“ (PNAS; DOI: 10.1073/pnas.2000317117) beschreibt, erzeugte die Fluiddynamik-Simulation mit breiten Wolkenbändern in wechselnden Richtungen tatsächlich einen großen Zyklon am Nordpol sowie drei kleinere antizyklonale Wirbel und mehrere noch kleinere Zyklonwirbel, die zusammen einen polygonalen (also ebenso mehr-, wie gleichseitigen) Strahlungsstrom erzeugten.

Zwar bildete der in der Simulation erzeugte polygonale Wirbel neun Seiten aus, doch könnten auch Polygone mit mehr oder weniger Seiten erzeugt werden, berichten die Forscher. Zudem stimmten auch die von der Simulation erzeugten kreisförmigen Stürme sowohl in ihrer Anzahl als auch in ihrer Geschwindigkeit mit den Beobachtungen überein.

Die Simulationen bestätigen damit die Haupthypothese der Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, laut der die Atmosphäre des Saturn die Konvektion unterstützt, also die Bewegung von Material zwischen Regionen mit unterschiedlichen Temperaturen – vergleichbar mit den Strömungen in einem kochenden Wassertopf. Eine andere Idee ist die, dass der das Hexagon bildende Fluss aus der Tiefe der Saturnatmosphäre kommt.


Das Saturnhexagon 2014 (oben) und das Ergebnis der neuen Simulation (unten).
Copyright: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (o.) / Rakesh K. Yadav (u.)

Damit ist es den Wissenschaftlern gelungen, die gleich mehrere Merkmale des Saturn-Hexagons auf einmal und unter Aufwendung möglichst weniger Annahmen und den einfachsten atmosphärisch-physikalischen Modellen entstehen zu lassen. In weiteren Simulationen wollen sie Forscher nun die exakten Bedingungen für die Entstehung eines stabilen Sechsecks nach dem Originalvorbild ergründen.

Quelle: PNAS
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...sphaere20200919

Saturnmond: Frisches Eis auch in nördlicher Enceladus-Hemisphäre:


Infrarotaufnahmen der Cassini-Sonde zeigen frisches Eis als rötliche Färbung. Besonders intensiv ist diese am Südpol des Saturnmondes Enceladus in der Region der sog. “Tigerstreifen”, aber nun auch in der nördlichen Hemisphäre zu erkennen.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/LPG/CNRS/University of Nantes/Space Science Institute

Nantes (Frankreich) – Mit seinem unter einem kilometerdicken Eispanzer verborgenen flüssigen Wasserozean, zählt der Saturnmond Enceladus zu den wichtigsten Kandidaten für die Suche nach außerirdischem Leben im Sonnensystem. Spuren des eventuell in diesem Ozean beheimateten Lebens erhoffen sich Wissenschaftler von einer Beprobung von Eisfontänen aus dem Innern dieses Ozeans oder einer Sondenmission zur Oberfläche. Alte Daten der Saturnsonde “Cassini” zeigen nun, frische Eisspuren nicht nur am Südpol, sondern auch in der nördlichen Hemisphäre des Mondes. Diese könnten nicht nur ein Beleg für junge geologische Aktivität darstellen.
Die Beweise für die frischen Eisablagerungen entdeckten Forscher und Forscherinnen um Gabriel Tobie von der Université de Nantes auf Infrarotaufnahmen des WIMS-Instruments der Enceladus-Oberfläche, die die NASA-Sonde über einen Zeitraum von 13 Jahren erstellt hatte und die die Forscher in ihrer aktuellen Studie miteinander verglichen haben.

Laut dem von Tobie und Kollegen im Fachjournal „Icarus“ (DOI: 10.1016/j.icarus.2020.113848) veröffentlichten Artikel können die frischen Eisablagerungen am Nordpol des Mondes nur aus dessen Innern stammen. 2005 entdeckte die Sonde erstmals gewaltige Fontänen aus Wassereis und Dampf am Enceladus-Südpol, die aus dem Innern des Mondes stammen müssen und auf einen unter dem Eispanzer verborgenen Ozean flüssigen Wassers hindeuten. Die Spektralsignaturen frischen Eises am Südpol stimmen zudem mit den bekannten Orten der geysirartigen Aktivitäten überein, die sich als sogenannte “Tigerstreifen” abzeichnen.

Ganz ähnliche Signaturen haben die Forscher nun aber eben auch in der nördlichen Hemisphäre des Saturnmondes entdeckt und auch sie sprechen demnach nicht nur für frisches Eis sondern auch für ähnliche geologische Aktivität in der nördlichen Hemisphäre, wie sie die dortige Oberfläche verändern.

https://vims.univ-nantes.fr/

Neben ähnlichen geysirartigen Fontänen könnte das frische Eis am Enceladus-Nordpol aber auch durch graduelle Eisbewegungen innerhalb von Rissen im Eispanzer aus dem verborgenen Ozean an die Oberfläche gelangen.

„Die Infrarotaufnahmen zeigen uns, dass die Oberfläche des Südpols mit jungem Eis bedeckt ist. Dies war für uns jedoch keine Überraschung, da wir von den dortigen Fontänen wussten und dass sie Eis aus dem Untergrund an die Oberfläche pressen. Die Aufnahmen erlauben uns nun aber auch einen Blick zurück und auf eine große Region in der nördlichen Hemisphäre, die ebenfalls vor geologisch nicht allzu langer Zeit aktiv war.“

Gerade für eine angedachte Landemission stellen Lager frischen Wassereises aus dem Innern des Mondes zudem ein besonders interessantes Ziel dar, da sich in diesem Eis auch Spuren des im Enceladus-Ozean erhofften Lebens direkt erhalten haben könnten.

Quelle: Université de Nantes, NASA/JPL
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Vorgänger komplexer Moleküle auf Saturnmond Titan entdeckt:


Blick der europäischen Sonde „Huygens“ auf die Titan-Oberfläche.
Copyright: NASA/JPL/ESA/University of Arizona

Greenbelt (USA) – In der Atmosphäre des größten Staurnmondes Titan haben NASA-Wissenschaftler ein extrem seltenes Molekül nachgewiesen, das bislang in noch keiner anderen Atmosphäre entdeckt wurde. Es handelt sich um ein einfaches kohlenstoffbasiertes Molekül, das als Vorgänger komplexerer Moleküle diskutiert wird, aus denen Leben entstehen oder sich davon ernähren könnte.
Wie das Team um den Planetenwissenschaftler Conor Nixon vom Goddard Space Flight Center der NASA aktuell im „Astronomical Journal“ (DOI: 10.3847/1538-3881/abb679) berichtet, haben sie mit der Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile das Zyklopropenylid (C3H2) in der Atmosphäre des Titan nachgewiesen.

Obwohl Wissenschaftler C3H2 bereits an einigen Orten im All detektiert haben, war dessen Nachweis in einer planetaren Atmosphäre dennoch selbst für die beteiligten Wissenschaftler eine große Überraschung. Der Grund hierfür liegt in dem Umstand, dass das Molekül sehr leicht mit anderen Molekülen reagiert und so schnell weitere Molekülarten bildet. Bislang wurde das Molekül ausschließlich in galaktischen Gas- und Staubwolken im interstellaren Medium nachgewiesen – an Orten also, die zu kalt und zu diffus sind, um die meisten chemische Prozesse zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu bietet eine Atmosphäre wie die des Saturnmondes Titan viele Möglichketen für chemische Aktivität, was nicht zuletzt ein Grund für das große wissenschaftliche Interesse am Titan ist.


Zyklopropenylid (C3H2) wurde bislang lediglich in galaktischen Staub- und Gaswolken entdeckt (l.) und ist neben Benzol das bislang einzige zyklische Molekül in der Titan-Atmosphäre (r.).
Copyright: NASA’s Goddard Space Flight Center/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

Die jetzt nachgewiesene kleine Menge an C3H2-Moleekülen auf Titan entdeckten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen in den oberen Schichten der dichten Atmosphäre des Mondes, wo es weniger andere Gase gibt, mit denen das Molekül für gewöhnlich interagieren kann.

Warum es auf Titan allerdings Zyklopropenylid überhaupt gibt, nicht aber in anderen bislang untersuchten Atmosphären anderer Himmelskörper, diese Frage stellt die Forschenden bislang noch vor ein Rätsel.

Hintergrund
Titan ist der größte der bislang 62 bekannten Saturnmonde. Mit seiner extrem dichten Atmosphäre und dem einzigen Flüssigkeitskreislauf jenseits der Erde, Meeren, Seen und Flüssen aus einem flüssigem Methan-Ethan-gemisch auf seiner Oberfläche, gilt Titan als der bislang erdähnlichste Himmelskörper im Sonnensystem. Seine Atmosphäre besteht, ähnlich wie die der Erde, hauptsächlich aus Stickstoff und einem kleinen Anteil an Methan. Wenn das Sonnenlicht Methan und Stickstoffmoleküle aufbricht, entsteht die Grundlage einer ganzen Reihe komplexer organisch-chemischer Prozesse, durch die Auf Titan vielleicht auch Leben entstanden sein oder noch entstehen könnte.
„Um herauszufinden, ob Titan lebensfreundlich ist, müssen wir die Bestandteile seiner Atmosphäre und Oberflächen genau kennen“, erläutert die Planetenwissenschaftlerin Rosaly Lopes vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA und führt dazu weiter aus: „Zudem ist es interessant zu sehen, welche Stoffe aus der Atmosphäre auf die Oberfläche gelangen, die Eiskruste des Mondes durchdringen und so in den darunter verborgenen Ozean gelangen könnten, von dem wir annehmen, dass er existiert und der lebensfreundliche Bedingungen aufweisen könnte.“

Die Moleküle, die wir bereits von der Titan-Oberfläche kennen, gleichen jenen, die auch die Bausteine des irdischen Lebens bilden. Tatsächlich glich die Erdatmosphäre vor 3,8 bis 2,5 Milliarden Jahren mit Methan statt Sauerstoff der heutigen Titanatmosphäre. „Wir sehen im Titan eine Art Freiland-Labor, in dem wir vielleicht jene Prozesse beobachten können, die einst auf der Erde zur Entstehung des Lebens geführt haben“, erläutert die Goodard-Astrobiologin Melissa Trainer, die auch als Chefwissenschaftlerin dem Team zur Entwicklung der NASA-Mission „Dragonfly“ vorsteht (siehe folgendes Video). Mit dieser will die US-Raumfahrtbehörde, unter anderem auch mit einer Helikopterdrohne, die Oberfläche des Titan erkunden. Zwar werde „Dragonfly“ nach größeren Molekülen als C3H2 suchen, doch müsse man zuvor auch wissen, welche chemischen Prozesse in der Atmosphäre vor sich gehen, deren Produkte schließlich auf die Oberfläche des Titanmondes abregnen und zur Entstehung komplexer Moleküle beitragen können.

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...us-hin20201228/

Modelle deuten auf nährstoffreichen Ozean auf Saturnmond Enceladus hin:


Schaubild anhand eines Querschnitts durch den Saturnmond Enceladus mit einer Zusammenfassung jener aktuell modellierten Prozesse im Innern des verborgenen Ozeans: Oxidantien werden im Wasser produziert, wenn Wassermoleküle durch kosmische Strahlung aufgebrochen werden und sich mit von hydrothermaler Aktivität am Ozeanboden erzeugten Reduktionsmitteln sowie der Wechselwirkung zwischen Wasser und Fels zu Nährstoffen potenziellen Lebens im Enceladus-Ozean verbinden (Illu.).
Copyright: SwRI

Boulder (USA) – Anhand von Daten der Cassini-Raumsonde haben US-Wissenschaftler die chemischen Prozesse im Innern des unter einer kilometerdicken Eiskruste verborgenen Ozeanes auf dem Saturnmond Enceladus modelliert. Das Ergebnis zeigt, dass der Ozean ein reichhaltiges Stoffwechsel-Menü für eine Vielzahl mikrobischer Lebensgemeinschaften parat und darüber hinaus halten könnte.
Noch vor dem zielgerichteten Absturz der Sonde im September 2017 (…GreWi berichtete) konnte „Cassini“ den Wassereisdampf der Fontänen direkt beproben, die aus dem Eispanzer des Mondes kilometerweit ins All gepresst werden und von dem verbogenen Ozean gespeist werden. Darin fanden die Cassini-Instrumente mit molekularem Wasserstoff eine potenzielle Nahrungsquelle für dortige Mikroben.

Wie das Team um Christine Ray vom der University of Texas in San Antonio und mittlerweile am Southwest Research Institute (SwRI) aktuell im Fachjournal „Icarus“ (DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114248) berichten, ist der Nachweis von molekularem Wasserstoff (H2) in den Geysirfahnen des Enceladus ein Hinweis darauf, dass des in dem Ozean des Mondes eine freie Energiequelle zumindest für mikrobisches Leben gibt.

„Auf der Erde ernähren sich aerobe, also Sauerstoff-atmende Mikroben mittels Energie in Form von organischer Materie wie Glucose oder Sauerstoff, um so Kohlendioxid und Wasser zu erzeugen“, erläutert Ray und führt dazu weiter aus: „Anerobische Mikroben (die also ohne Sauerstoff auskommen) können Wasserstoff zu Methan verstoffwechseln. Alles Leben kann zu chemischen Reaktionen destilliert werden, die mit einem Ungleichgewicht zwischen Sauerstoff und Reduktionsmittelverbindungen einhergehen.“ Es sei dieses Ungleichgewicht, dass potenzielle Energiegefälle erzeugen kann, in denen reduzierende Chemie Elektronen zwischen chemischen Arten austauschen könne. „Meist zwischen einer Art, die Oxidation unterworfen ist und einer anderen Art die Reduktion durchlebt“, erläutern die Forscher.

Diese Prozesse sind für zahlreiche Lebensfunktionen notwendig, darunter für die Photosynthese und die Atmung. So ist Wasserstoff beispielsweise die Quelle chemischer Energie, von der sich anaerobe Mikroben ernähren, die am Grund der irdischen Ozeane um Umfeld hydrothermaler Quellen leben. Am Ozeanboden geben diese Quellen heiße, energiereiche und mineralhaltige Flüssigkeiten in das Wasser ab und ermöglichen so einzigartige und vielfältige Ökosysteme am Meeresboden. In früheren Studien haben Forscher und Forscherinnen Hinweise für aktive heiße Quellen und ein chemisches Ungleichgewicht auch am Grunde des Enceladus-Ozeans entdeckt (…GreWi berichtete, siehe Links u.).

„Wir haben uns gefragt, ob es auch andere metabolische Wege geben könnte, anhand derer der Enceladus-Ozean Energiequellen zur Verfügung stellen könnte“, so Ray. „Weil es hierzu aber unterschiedliche Anordnungen von Oxidationsmitteln geben müsste, die wir bislang aber in den Enceladus-Fontänen noch nicht direkt nachweisen konnten, haben wir Modelle erstellt, um so zu ermitteln, ob die Grundvoraussetzungen im Ozean und dem Felskern des Mondes solche chemischen Prozesse ermögliche könnten.

Unter anderem haben die Forschenden untersucht, wie die ionisierende Strahlung aus dem All die Oxidantien H2 und H2O2 entstehen lassen könnten und wie abiotische Geochemie im Enceladus-Ozean und dem Felskern zum notwendigen chemischen Ungleichgewicht beitragen könnte, wie es uns bekannte Stoffwechselprozesse unterstützen würde.

Zudem untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, ob diese Oxidantien sich mit der Zeit auch dann ansammeln könnten, wenn keine reduzierenden Stoffe in notwendigen Mengen anwesend sind. Auch untersuchten sie, wie diese Stoffe oder Mineralien am Ozeanboden Oxidantien in Sulfate oder Eisenoxid umwandeln könnten.


Cassini-Aufnahme des Saturnmondes Enceladus von 2007. Im Gegenlicht werden die Eisfontänen am Südpol des Mondes sichtbar.
Copyright: NASA/JPL/Space Science Institute

„Wir verglichen unsere Schätzungen über diese frei verfügbare Energie mit Ökosystemen auf der Erde und stellten fest, dass im Großen und Ganzen unsere Werte sowohl für aerobische als auch anerobe Stoffwechsel im notwendigen Mindestmaß und darber hinaus vorhanden sind“, so Ray und erklärt dazu weiter: „Diese Ergebnisse legen nun nahe, dass die Produktion von Oxidantien dazu beitragen könnte, mögliches Leben und metabolisch-unterschiedliche Mikrobengemeinschaften auf Enceladus zu versorgen.“

Da nun also potenzielle Nahrungsquellen identifiziert wurden, stelle sich als Nächstes die Frage, welcher Natur jene komplexen Stoffe sind, die aus dem Ozean stammen, so der Mitautor der Studie, SwRI-Direktor Dr. Hunter Wait und bezieht sich damit auf eine bereits 2018 im Fachjournal “Nature” veröffentlichte Untersuchung (…GreWi berichtete): „Unsere neuen Studie ist ein weiterer Schritt im Verständnis darüber, wie ein kleiner Mond Leben erzeugen und erhalten kann, die unserer bisherigen Vorstellungen von Leben übertreffen.“

Die Ergebnisse der aktuellen Studie werden auch Auswirkungen auf die nächste Generation der Erforschung des Enceladus haben: „Eine zukünftige Sonde könnte durch eine Enceladus-Fontäne fliegen und so die Vorhersagen unserer Studie über das Vorkommen oxidierenden Stoffe im Ozeanwasser überprüfen“, kommentiert der SwRI-Wissenschaftler Dr. Christopher Glein abschließend. „Natürlich müssen wir vorsichtig sein, aber es ist jetzt schon spannend, darüber zu spekulieren, ob es dort nicht vielleicht merkwürdige Formen des Lebens gibt, die diese Energiequellen nutzten, wie wir sie im Enceladus-Ozean erwarten.“

Quelle: SwRI
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...-titan20210121/

Astronomen schätzen Tiefe des Kraken Mare auf Saturnmond Titan:



Kolorierte Cassini-Radaraufnahme der nördlichen Titan-Seen mit dem zentralen Kraken Mare.
Copyright: NASA / JPL-Caltech / Agenzia Spaziale Italiana / USGS

Ithaca (USA) – Neben der Erde ist der Saturnmond Titan der einzige Himmelskörper im Sonnensystem mit einem atmosphärischen Flüssigkeitskreislauf. Allerdings regnen auf Titan statt Wasser die flüssigen Kohlenwasserstoffe Ethan und Methan in Meere, Seen und Flüsse. Das größte dieser Meere auf Titan ist das sogenannte Kraken Mare. Jetzt haben Astronomen dessen Tiefe bestimmt und herausgefunden, dass das Titan-Meer tief genug für eine Erforschung mit einer Tauchsonde.
Wie die Forschenden um Valerio Poggiali von der Cornell University aktuell im “Journal of Geophysical Research” (DOI: 10.1029/2020JE006558) berichten, schätzen sie die Tiefe des Kraken Mare auf der Grundlage der Daten der Vorbeiflüge der Saturnsonde „Cassini“ auf rund 300 Metern. “Das Kraken Mare hat nicht nur einen großartigen Namen, es beinhaltet auch 80 Prozent der Oberflächenflüssigkeiten auf Titan”, erläutert Poggiali.

Titan ist der größte der bislang 62 bekannten Saturnmonde. Mit seiner extrem dichten Atmosphäre und dem einzigen Flüssigkeitskreislauf jenseits der Erde, Meeren, Seen und Flüssen aus einem flüssigem Methan-Ethan-gemisch auf seiner Oberfläche, gilt Titan als der bislang erdähnlichste Himmelskörper im Sonnensystem. Seine Atmosphäre besteht, ähnlich wie die der Erde, hauptsächlich aus Stickstoff und einem kleinen Anteil an Methan. Wenn das Sonnenlicht Methan und Stickstoffmoleküle aufbricht, entsteht die Grundlage einer ganzen Reihe komplexer organisch-chemischer Prozesse, durch die Auf Titan vielleicht auch Leben entstanden sein oder noch entstehen könnte.

Für Planetenwissenschaftler stellt Titan ein Umweltmodell der frühen Erde dar. Allerdings ist die Herkunft des flüssigen Methans weiterhin ein Rätsel: Hundertmal weiter von der Sonne entfernt als unsere Erde, wirkt das Sonnenlicht auf Titan zwar weniger intensiv, dennoch verwandelt es auch hier Methan in der Atmosphäre zu Ethan. Im Laufe der vergangenen 10 Millionen Jahre sollte dieser Vorgang das Methan an der Oberfläche des Mondes vollständig verbraucht haben.


Künstlerische Darstellung eines Blickes über das Kraken Mare
Copyright: NASA/John Glenn Research Center

Jetzt hoffen Wissenschaftler, schon in naher Zukunft das Kraken Mare mit einer Tauchsonde erforschen zu können. „Tief genug für ein solches Vorhaben ist das Meer auf jeden Fall“, so Poggiali abschließend. „Anhand unserer Messungen kennen wir nun auch die Dichte der Flüssigkeit mit größerer Genauigkeit und können so die Sonargeräte des geplanten Titan-U-Boots besser anpassen.“

Quelle: Cornell University
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...lebens20210414/

Menvra: Krater auf Titan idealer Kandidat für Entstehung dortigen Lebens:


Die Cassini-Radar-Aufnahme zeigt Teile von Menrva, dem größten Krater auf dem Saturnmond Titan.
Copyright: NASA

Campinas (Brasilien) – Schon lange fasziniert der Saturnmond Titan Astrobiologen, gleicht er doch der jungen Erde wie kein anderer Himmelskörper im Sonnensystem. Einen großen Einschlagskrater haben Astrobiologen nun als idealen Ort auf Titan ausgemacht, an dem Leben entstanden sein könnte.
Wie das Team um den Planetenwissenschaftler Penteado Crósta von der Universidade Estadual de Campinas aktuell auf der „52. Lunar and Planetary Science Conference” berichtete, legen seit 2012 Messdaten der Cassini-Sonde nahe, dass rund 100 Kilometer unter der Kruste des Saturnmondes ein flüssiger Wasserozean verborgen ist. Anhand der zahlreichen Einschlagskrater stellten sich Crósta und Kollegen die Frage, ob einige dieser Krater nicht vielleicht tief genug seien, um einen Oberflächenpool zu beherbergen, der warm genug war, um so Bedingungen zu erzeugen, unter denen Leben auch wie wir es von der Erde kennen, entstanden sein könnte.

„Wenn über einen solchen Krater das an der Oberfläche ausreichend vorhandene organische Material in den verborgenen Ozean gelangte, könnte dieser potenziell ein wenig lebensfreundlicher sein als bislang angenommen“, so die Forschenden. Auf diese Weise könnte dann also durchaus in einem solchen Krater einst eine Art Ursuppe aus dem Wasser des Ozeans und den organischen Stoffen der Kruste des Mondes entstanden sein.

Auf der Suche nach einem geeigneten Krater modellierten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen zunächst jenen Einschlag, der einst den heute noch größten Krater auf Titan hinterlassen hatte: Der Krater Menrva (s. Abb. o.) hat einen Durchmesser von 425 Kilometern und ist vermutlich rund eine Milliarde Jahre alt.

Laut den Modellen der Forschenden um Crósta, müsste der Krater von einem 34 Kilometer großen Brocken geschlagen worden sein, der mit 7 Kilometern pro Sekunde auf die Oberfläche des Mondes einschlug.

Die Hitze dieses Einschlages hätte einen See in seinem Innern entstehen lassen, der selbst vermutlich rund eine Million Jahre existiert hatte, bevor er, wie die sonstige Titan-Oberfläche, wieder zufror.

Wie das Team Crósta erläutert, hätte diese Zeit ausgereicht, um die Entstehung einfachen Lebens in Form von Mikroben zu ermöglichen: „Zudem waren außer ausreichend Zeit auch alle anderen notwendigen Zutaten für die Entstehung von Leben vorhanden: flüssiges Wasser, organische Moleküle und die hinterbliebene Einschlagswärme. Das alles schön vermischt – ideal also für Bakterien.”

Während sich die Berechnungen auf Menrva konzentrierten, könnten aber auch andere Krater durch die Kruste geschlagen sein, so etwa der 90 Kilometer durchmessender Krater Selk, 500 Kilometer von Menrva entfernt. Selk ist mit einigen Hundert Millionen Jahren jedoch vermutlich deutlich jünger, weshalb sich dort Spuren möglichen einstigen Lebens noch besser erhalten haben könnten.



Tatsächlich ist Selk auch der bislang anvisierte Landeort der NASA-Mission “Dragonfly”, einer nuklear-betriebenen Sonde, die laut bisherigen Plänen 2027 starten und 2036 auf Titan landen soll (siehe Video, …GreWi berichtete). Spätestens bei einem Missionserfolg könnte die Sonde vor Ort herausfinden, ob zumindest der Einschlag tatsächlich bis in den Untergrundozean vorgedrungen war.


Quelle: USRA
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...-leben20220727/

Verborgene Ozeane auf Saturnmond Enceladus sind salzreich genug für Leben:


Aufnahme des Saturnmondes Enceladus gegen das Sonnenlicht. Am Südpol treten die Fontänen deutlich hervor.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Cambridge (USA) – Unter der kilometerdicken Eiskruste des Saturnmondes Enceladus verbirgt sich ein kilometertiefer Ozean. Eine neuen Analyse der Geometrie der Eiskruste legt nun nahe, dass das Wasser dieser subglazialen Meere einen ähnlichen Salzgehalt besitzt wie die irdischen Ozeane.
Wie das Team um Wanying Kang von Massachussetts Institute of Technology (MIT) aktuell im Fachjournal „Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.abm4665) berichtet, zeige die Art und Weise, wie die Oberfläche des Saturnmondes von Eis bedeckt ist, dass der unter dieser Eiskruste verborgene Ozean ähnlich salzhaltig ist, wie die irdischen Meere. Die Erkenntnis stütze einmal mehr die Vorstellung davon, dass die Enceladus-Ozeane auch Leben beherbergen könnten.

Ihre Analysen gründen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen auf Aufnahmen der NASA-Saturnsonde „Cassini“, auf denen geysirartige Fontänen aus dem Eispanzer bis ins All gepresst werden. „Schon frühere Messungen haben gezeigt, dass dieses Wasser einige organische Inhaltsstoffe beinhaltet, die auf die Möglichkeit von Leben hindeuten. Vor diesem Hintergrund lag es für uns nahe, die Eisdecke selbst nach Hinweisen auf die mögliche Habitabilität des Mondes zu untersuchen“, erläutert Kang.

Hierzu erstellten die MIT-Forschenden verschiedenen theoretische Modelle dazu, wie ein unterschiedlicher Salzgehalt die Ausgestaltung und Geometrie der Eisdecke auf einem anderen Planeten oder Monden beeinflussen würde und nutzen diese Modelle dann, um sie an die bekannten Bedingungen von Enceladus anzupassen.

Hierbei konnte Kangs Team nun zeigen, dass salzhaltigeres Wasser unter einer entsprechenden Eisdecke zu einer dickeren Eisschicht an den Polen eines Planeten oder Mondes führt, während die Eisdecke über dem Äquator dünner ist. Umgekehrt verhält es sich bei einem geringeren Salzgehalt des verborgenen Wassers.

Auf Enceladus ist die Eisdecke über den Polen tatsächlich dünner als über der Äquatorregion und das Verhältnis entspricht laut der Studie einem Salzgehalt des Ozeans von bis zu 30 Gramm in einem Kilogramm Wasser. Im Vergleich dazu besitzt irdisches Meerwasser einen Anteil von 35 Gramm Salz pro Kilogramm Wasser.

Anhand ihrer Analysen glauben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch Rückschlüsse auf die Zirkulation des verborgenen Ozeans ziehen zu können: „Die Ströme stehen in der Regel in einem Verhältnis zu den Temperaturunterschieden im umgebenden Wasser. Auch das ist wichtig, will man die Lebensfreundlichkeit bestimmen“, so Kang.

Entsprechend scheint auf Enceladus Wärme vom Ozeanboden aufzusteigen. Das wiederum spreche für die schon zuvor vermutete Existenz von heißen hydrothermalen Quellen am Grund des Enceladus-Ozeans, wie sie auch am Grund der irdischen Meere vorkommen und einen wichtigen Beitrag für dortige Ökosysteme liefern. Einige Biologen vermuten sogar, dass das Leben selbst als erstes im Umfeld derartiger „schwarzer Raucher“, also hydrothermaler Schlote, entstanden sein könnte.

In einem nächsten Schritt wollen Kang und Kollegen ihre Modelle nun auch auf andere Ozean-Monde im Sonnensystem, wie den Jupitermond Europa anwenden. Hier vermuten Forscher bislang hingegen einen deutlich höheren Salzgehalt.

Recherchequelle: MIT, Science
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...wiesen20220922/

Nun auch letzte “Zutat des Lebens” im Ozean auf Saturnmond Enceladus nachgewiesen:


So stellen sich die Wissenschaftler die Abgabe von Orthophosphaten (HPO42-) aus Phosphat-haltigem Mineralien im Ozeanboden in den Enceladus-Ozean vor (Illu.)
Copyright: Southwest Research Institute

Boulder (USA) – Dass der Saturnmond Enceladus einen unter einem kilometerdicken Eispanzer verborgenen Wasserozean besitzt, ist bereits bekannt – auch, dass dieser reich an potenziellen Nährstoffen und den chemischen Bausteinen des Lebens ist. Eine neue Analyse von Proben aus dem Saturnsystem konnte nun auch noch die letzte, bislang noch nicht nachgewiesene Zutat des uns bekannten Lebens, Phosphor auf Enceladus nachweisen.
Wie das Team um Dr. Christopher Glein vom Southwest Research Institute (SwRi) aktuell im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS; DOI: 10.1073/pnas.2201388119) berichtet, gelang ihnen der Nachweis von Orthophosphat (HPO42-) anhand einer Neuanalyse von eisigen Gesteinskörnern aus einem der Saturnringe, der von den eiswässrigen Gasfontänen gespeist wird, die aus der Eiskruste des Mondes austreten und die von der NASA-Sonde „Cassini“ entnommen werden konnten. Während zuvor bereits Kohlenstoff, Wasserstoff; Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel auf Enceladus nachgewiesen werden konnten und so den Mond zu einem der Hauptziele für die Suche nach außerirdischem Leben im Sonnensystem machen, stand der Nachweis von Phosphor auf dem potenziell lebensfreundlichen Saturnmond bislang noch aus. Phosphor bildet eine der chemischen Grundlagen von RNA und DNA sowie anderer energiereicher Moleküle, Zellmembranen, Knochen, Zähnen sowie auch mariner Mikrobiome wie Plankton.

Anhand von Modellberechnungen gehen die Forschenden auch davon aus, dass der reichhaltig vorhandene Phosphor innerhalb des Enceladus-Ozeans auch als Grundlage dortigen potenziellen Lebens zur Verfügung stehen würde.

Neben Enceladus besitzen auch noch weitere Eismonde im äußeren Sonnensystem derart verborgene Ozeane. Dazu zählen u.a. auch der Saturnmond Titan, der Jupitermond Europa, aber auch der ehemals neunte Planet Pluto. Neben der klassischen sogenannten habitablen Zone (also jener Abstandsregion um einen Stern, innerhalb derer Temperaturen auch dortigen Planeten und Monden flüssiges Oberflächenwasser – und damit die Grundlage zumindest des uns bekannten Lebens – erlauben), bilden solche Himmelskörper weitere potenziell lebensfreundliche Welten im Sonnensystem.

Der nun erbrachte Nachweis von Phosphor auch im Enceladus-Ozean sei auch deshalb faszinierend, weil einige Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen bislang davon ausgingen, dass Phosphor – wenn überhaupt – nur in für Leben zu geringen Mengen im dortigen Ozean vorhanden sein könnte. “Das hätte die Chancen auf dortiges Leben tatsächlich stark eingeschränkt“, so Glein. Stattdessen legen die neuen Ergebnisse nun sogar nahe, dass Phosphor in mehr als ausreichender Menge für Leben vorhanden ist. Der Gehalt an Phosphor ist vermutlich sogar höher als in den Meeren der heutigen Erde“, so Glein.

Für die Astrobiologie bedeute dies, „dass die Wahrscheinlichkeit von Leben auf Enceladus bzw. in dessen Ozean noch größer ist als bislang gedacht“, so Glein abschließend.

Recherchequelle: SwRI, PNAS
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Die Ringmacher - Aliens am Saturn:
https://archive.org/details/maik-rofon-d...liens-am-saturn

Die Ringe des Saturn:
https://archive.org/details/die-ringe-de...-cosmos-welt-hd

Mysteriöse Spuren außerirdischen Lebens auf dem Saturn:
https://archive.org/details/modysee-myst...-auf-dem-saturn

Reise zum Saturn - Die Cassini Mission:
https://archive.org/details/reise-zum-sa...ni-mission-arte

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...eladus20230531/

Webb-Weltraumteleskop dokumentiert gewaltigen
Wasserdampfausbruch aus Saturnmond Enceladus:


Webb-Aufnahme der gewaltigen Fontäne aus dem Südpol des Saturnmondes Enceladus (weißer Pixel).
Copyright: NASA, ESA, CSA, STScI, and G. Villanueva (NASA’s Goddard Space Flight Center). Image Processing: A. Pagan (STScI).

Greenbelt (USA) – Neue Aufnahmen des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) zeigen einen 9.600 Kilometer langen Wasserdampf-Ausbruch auf dem Saturnmond Enceladus. Es ist nicht nur das erste Mal, dass ein derartig gewaltiger Ausstoß von Wasser aus dem unter der Eiskruste des Mondes verborgenen Ozean direkt beobachtet werden konnte, die Daten liefern auch neue Erkenntnisse darüber, wie diese geysirartigen Fontänen Wasser in das gesamte Ringsystem des Saturns einspeisen.
Der gewaltige Ausstoß ist umso erstaunlicher, da Enceladus selbst einen Durchmesser von 505 Kilometern besitzt. Derartige Ausstöße können Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen einiges über die Zusammensetzung des verborgenen und potenziell lebensfreundlichen Salzwasserozeans unter der Eiskruste des Saturnmondes (…GreWi berichtete) sagen. Zudem transportieren sie mit dem Untergrundwasser auch dessen organische Inhaltsstoffe an die Oberfläche, wo diese unter anderem für die charakteristischen „Tiger-Streifen“-Strukturen sorgen.

Schon zuvor hatten direkte Beobachtungen der Fontänen gezeigt, dass diese mehrere hundert Meter ins All reichen können. Die neue Empfindlichkeit des Webb-Weltraumteleskops offenbare nun eine ganz neue Geschichte hinter diesen Ausbrüchen, so die Forschenden um G. L. Villanueva vom Goddard Space Flight Center der NASA.


Schaubild zum gewaltigen Enceladus-Ausstoß samt Spektralanalyse.
Copyright: NASA, ESA, CSA, STScI, Leah Hustak (STScI)

Neben der enormen Ausdehnung der Fontäne ins All – auf der Erde würde sie die europäische Westküste mit Japan verbinden –, war es auch der gewaltige Druck des Ausbruchs, durch den pro Sekunden rund 300 Liter in All gepresst wurden. „Mit dieser Rate könnte man ein Olympia-Schwimmbecken in wenigen Stunden füllen. Mit einem Gartenschlauch würde dies mehr als 2 Wochen dauern“, erläutert die NASA.

Die neuen Aufnahmen zeigen, wie der Wassereisdampf aus dem Innern des Mondes direkt den sogenannten E-Ring des Saturn-Ringssystems versorgen. Auf diese Weise verbleiben rund 30 Prozent des ausgestoßenene Wasserdampfs in den Ringen, während die anderen 70 Prozent sich restlichen Saturn-System verteilen.

https://psg.gsfc.nasa.gov/apps/Enceladus_JWST.pdf

Recherchequelle: NASA
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