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Künstlerische Interpretation der JUICE-Mission. | Copyright: ESA/AOES

Paris (Frankreich) - Mit der Mission "JUICE" (JUpiter ICy moons Explorer) will die europäische Raumfahrtagentur ESA ab 2022/30 den Gasriesen Jupiter und seine Monde untersuchen, auf denen riesige Wasserozeane vermutet werden.

JUICE stellt damit die erste große Wissenschaftsmission des ESA-Programms "Cosmic Vision 2015–2025" dar. Nach dem anvisierten Start 2022 soll die Sonde dann acht Jahre später (2030) das Jupitersystem erreichen und anschließend für mindestens drei Jahre detaillierte Beobachtungen auf dem größten Planeten unseres Sonnensystems sowie auf drei seiner größten Monde - Ganymed, Kallisto und Europa - durchführen.

Unter den Eisoberflächen dieser drei Monde vermuten Wissenschaftler gewaltige Ozeane flüssigen Wassers in denen möglicherweise auch Leben entstanden sein könnte. JUICE soll diese Oberflächen sondieren, vermessen und ihre verborgenen Ozeane auf potentielle Lebensformen untersuchen.

Gestern hat nun der ESA-Ausschuss für das Wissenschaftliche Programm (SPC) die Aufnahme zusätzlicher Instrumente bestätigt, darunter Kameras und Spektrometren, ein Laser-Höhenmesser sowie ein Radar, das Eisschichten durchdringen soll.

Zu den weiteren Instrumenten an Bord zählen, so die ESA-Pressemitteilung, ein Magnetometer, Plasma- und Partikelmessinstrumente sowie Radio Science-Equipment. Die Instrumente werden mittels Förderungen der jeweiligen Nationen von wissenschaftlichen Teams aus 15 europäischen Ländern, den USA und Japan entwickelt.

"Die Auswahl der Instrumente für die JUICE-Sonde ist ein entscheidender Meilenstein für die erste ESA-Mission ins äußere Sonnensystem. Dies ist eine beispiellose Gelegenheit, der Welt Europas führende technologische und wissenschaftliche Kompetenz zu demonstrieren", so Alvaro Giménez Canete, Direktor der ESA für Wissenschaft und robotische Exploration.

"Die ausgewählten Instrumente sind auf sämtliche wissenschaftliche Ziele der Mission abgestimmt, von vor Ort Messungen am riesigen Magnetfeld des Jupiters und seiner Plasmaumgebung, bis hin zu Fernbeobachtungen der Oberfläche und dem Inneren seiner drei Eismonde", fügt der ESA-Koordinator für Sonnensystem-Missionen, Luigi Colangeli, hinzu.

Während der gesamten Mission soll JUICE die Atmosphäre und Magnetosphäre des Jupiters sowie die Wechselwirkungen des riesigen Gasplaneten mit seinen vier Galileischen Monden - die drei Eismonde und dem Vulkanmond Io - beobachten.

Die Raumsonde wird dazu ein Dutzend Mal an Kallisto vorbeifliegen, dem kraterreichsten Objekt im Sonnensystem, und zwei Mal am Jupitermond Europa, um die ersten Vermessungen der Dicke seiner Eiskruste vorzunehmen.

Schließlich soll die Sonde in einer Umlaufbahn von Ganymed kreisen, wo sie die Eisoberfläche sowie die innere Struktur dieses Jupitermondes samt seines unter der Oberfläche verborgenen Ozeans erforschen wird.

Ganymed ist der größte Mond des Sonnensystems und der einzige, von dem bekannt ist, dass er sein eigenes Magnetfeld erzeugt. Daher soll JUICE seine einzigartigen magnetischen und plasmabasierten Interaktionen mit der Magnetosphäre des Jupiters detailliert beobachten.

"Jupiter und seine Eismonde bilden eine Art eigenständiges Miniatur-Sonnensystem, welches europäischen Wissenschaftlern und unseren internationalen Partnern die Möglichkeit gibt, mehr über die Formation von potentiell bewohnbaren Welten in den Umlaufbahnen anderer Sterne zu erfahren", erklärte Dmitrij Titov, wissenschaftlicher ESA-Mitarbeiter der JUICE-Mission.

Die bereits getroffene Auswahl der Instrumente helfe sicherzustellen, dass der für 2022 angesetzte Start der JUICE planmäßig stattfinden kann.

Mithilfe von Förderungen der jeweiligen Nationen werden insgesamt elf Instrumente von wissenschaftlichen Teams aus Österreich, Belgien, der Tschechischen Republik, Finnland, Frankreich, Deutschland, Ungarn, Irland, Italien, den Niederlanden, Polen, Spanien, Schweden, der Schweiz, Großbritannien, den USA (NASA/JPL) und Japan entwickelt.

Liste der ausgewählten Instrumente:
- JANUS: Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator, Camera system
- MAJIS: Moons and Jupiter Imaging Spectrometer
- UVS: UV Imaging Spectrograph
- SWI: Sub-millimeter Wave Instrument
- GALA: Ganymede Laser Altimeter
- RIME: Radar for Icy Moons Exploration
- J-MAG: Magnetometer for JUICE
- PEP: Particle Environment Package
- RPWI: Radio & Plasma Wave Investigation
- 3GM: Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons
- PRIDE: Planetary Radio Interferometer & Doppler experiment (Anmerkung d. ESA: Diese schließt keine Raumsonden-Geräte mit ein, wird jedoch VLBI (Very Large Base Interferometry) nutzen, um Radio Science durchführen zu können)

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Künstl. Darstellung des im Austausch mit der Oberfläche stehenden salzigen Ozeans des Jupitermondes Europa | Copyright: NASA/JPL-Caltech

Kamuela (USA) - US-Astronomen haben die bislang stärksten Beweise dafür gefunden, dass salziges Wasser aus dem unter einem dicken Eispanzer verborgenen gewaltigen Ozean des Jupitermondes Europa auch an dessen Oberfläche gelangt und es so zu einem ständigen Materialaustausch zwischen Ozean und Oberfläche kommt. Damit erhöht erneut die Wahrscheinlichkeit, dass in dem bis zu 100 Kilometer tiefen Ozean auch Leben entstanden sein könnte.

Wie Mike Brown vom California Institute of Technology (Caltech) und Kevin Hand vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell im Fachjournal "Astronomical Journal " berichten, belegen die Daten ihrer Beobachtungen des Jupitertrabanten mit dem Spektrometer am W. M. Keck II Observatory, dass es zu einem chemischen Austausch zwischen Ozean und der Oberfläche von Europa kommt, was den Ozean wiederum zu einer noch reichhaltigeren chemischen Umwelt macht. Zudem zeigt die Entdeckung, dass bereits anhand von Untersuchungen der eisigen Oberfläche mit erdgebundenen Teleskopen eine Vielzahl von Informationen über den Ozean selbst gewonnen werden kann.

Mit Hilfe neue adaptiver Optik und dem "OH-Suppressing Infrared Integral Field Spectrograph" (OSIRIS) des 10-Meter-Teleskops gelangen den Wissenschaftlern nun Messungen, die sogar die der einstigen Jupitersonde "Galileo" (1989-2003) noch übertreffen.

"Damit liegen uns nun Beweise dafür vor, dass der Europa-Ozean kein isoliertes Gewässer ist, sondern mit der Oberfläche im Austausch steht", erläutert Brown. "Das bedeutet zugleich, dass Energie auch in den Ozean gelangt und das wiederum ist für die Frage, ob in diesem Ozean auch Leben entstanden sein könnte, von Bedeutung. Zugleich heißt es aber auch, dass wir vieles von dem, was wir über den Ozean erfahren wollen, alleine schon von einer Analyse der eisigen Oberfläche erfahren können. Wir müssen lediglich etwas davon abkratzen (und untersuchen)." Das Oberflächeneis auf Europa öffne damit ein Fenster in die möglicherweise lebensfreundliche Welt seines Ozeans, fügt Hand hinzu.

Mit ihrer spektrografischen Analyse der Bestandteile der Europa-Oberfläche konnten Brown und Hand das Vorhandensein des Magnesiumsulfatsalzes Epsomit nachweisen. "Dieses Magnesium sollte sich eigentlich nicht auf der Oberfläche finden lassen - es sei denn, es stammt aus dem Ozean", erläutert Brown. "Sein Nachweis bedeutet also, dass Wasser aus dem Ozean an die Oberfläche und Material von der Oberfläche wahrscheinlich auch in den Ozean gelangt."

Anhand ihrer aktuellen Untersuchung gehen die Forscher davon aus, dass der Ozean entweder reich an Sulfaten oder Chlor ist. Durch den Nachweis des Magnesiumssulfats schließen Brown und Hand jedoch einen sulfatreichen Ozean aus und vermuten, dass dieser reich an Chlor in Form von Natrium- und Kaliumchloriden ist und dann den salzigen Meeren der Erde gleichen könnte. "Wenn im Europa-Ozean schwimmen könnte, würde dieser wahrscheinlich wie altes Salz schmecken", vermutet Brown.

Vor diesem Hintergrund sehen auch Hand und Brown in dem Jupitermond ein Hauptziel für die Suche nach außerirdischem Leben im Sonnensystem. "Wenn wir etwas von der Erde gelernt haben, dann die Erkenntnis, dass dort wo es Wasser gibt auch Leben existiert. Und da auch unsere eigenen Ozeane schön salzig sind, könnte also auch der salzige Ozean auf Europa ein wunderbarer Ort für Leben sein."

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Archiv: Meterhohe Büßereiszacken in der Gipfelregion des Damavand (Iran). | Copyright: Joachim Burghardt, CC-BY-SA 3.0

Boulder (USA) - Gewaltige, bis zu 10 Meter aufragender Eisnadeln könnten die Landung einer Forschungssonde auf dem Jupitermond Europa erschweren, berichten US-Forscher auf der "44. Lunar and Planetary Science Conference" im texanischen Woodlands. Demnach existieren auf dem Jupitermond nicht nur ein von einem dicken Eispanzer verdeckter globaler und zudem wahrscheinlich lebensfreundlicher Wasserozean sondern auch die idealen Voraussetzungen zur Bildung von sogenanntem Büßereis.

Bis zu 10 Meter hoch könnten die Eisspitzen auf Europa werden, berichtete Dr. Daniel Hobley von der University of Colorado auf der Konferenz. Auf der Erde findet sich Büßereis in Hochgebirgen der Tropen und Subtropen. Hier werden die Eisschwerter bis zu sechs Meter hoch. Auf dem Khumbu-Gletscher am Mount Everest wurden jedoch auch schon bis 30 Meter hohe "Ice Penitents" entdeckt.

Der Entstehungsprozess der Eisnadeln beginnt vermutlich durch kleine Vertiefungen im Schnee, an deren Boden mehr reflektiertes Licht auftrifft als anderswo. Dadurch vertiefen sie sich schneller vertiefen als ihre höher gelegenen Ränder. Der Effekt wird möglicherweise in Klimaten verstärkt, in denen der Taupunkt unter dem Gefrierpunkt liegt und gleichzeitig starke Sonneneinstrahlung vorherrscht. Dort kann Schnee an den Spitzen der Schneespitzen nicht schmelzen, sondern allenfalls durch Sublimation abgetragen werden. In den windgeschützten Vertiefungen ist es hingegen feuchter und somit der Taupunkt höher, sodass das Eis schmelzen kann. Da für Sublimation mehr Sonnenenergie nötig ist als für bloßes Schmelzen, schreitet der Vertiefungsprozess dort schneller voran als an den Spitzen.

Die so entstehenden Eisnadeln könnten die Landung einer Laboreinheit vor erhebliche Hindernisse stellen, da Europa an Jupiter gezeitengebunden ist, seinem Planeten also - ganz wie der Erdenmond der Erde - immer die gleiche Seite zuwendet, fällt das Sonnenlicht stets in einem starken Winkel ein und erhellt so die Seiten der Eisnadeln fortwährend. "Die Entstehungsbedingungen für Büßereis sind auf Europa also in idealer Weise erfüllt."

Da Europa selbst zudem nur eine sehr dünne und somit thermal zu vernachlässigende Atmosphäre besitzt, seien auch kaum Bedingungen gegeben, die die so entstandenen Eisspitzen wieder abschmelzen lassen würden.

Aufgrund des Einfallswinkels des Sonnenlichts haben die Forscher die Oberflächentemperaturen auf Europa berechnet und gehen so davon aus, dass Büßereis nur zwischen dem 15. und 20 Breitengraden zu beiden Seiten des Europa-Äquators vorkommen und Höhen von einem bis zehn Metern erreichen kann. "Diese Region ist vermutlich sehr schroff und spitz. Dort sollte ein zukünftiger Lander besser nicht aufsetzten.", so Hobley.

Während sich andere Forscher noch zurückhaltend zeigen, glaubt Hobley in einem bereits auf dem Jupitermond gemessenen kühleren Band rund um den Äquator einen Beleg für dortiges Büßereis gefunden zu haben. Da die Spitzen der Eisschwerter immer in Richtung der Mittagssonne zeigen, sollten diese in ost-westlicher Richtung ausgerichtet sein und sich somit auch mittels Polarisationsmessungen von ihrer Umgebung abzeichnen. "Dieses kalte Band um den Äquator bedeutet, dass hier die Wärme länger zurückgehalten wird, als von der Umgebung. Büßereisnadeln wären hierfür eine ideale, wenn auch nicht die einzige, Erklärung."

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Die natürliche Ansicht des Jupitermondes Europa (l.) wurde im rechten Bild kontrast- und farbverstärkt. Dadurch zeichnen sich die hellweißen und bläulichen Regionen, deren Eis hauptsächlich aus Wasser mit nur wenigen anderen Bestandteilen besteht, deutlich von jenen Regionen ab, die bräunlich mit gelösten Salzen durchzogen und bedeckt sind oder - auf dem Bild rötlich-gelblichen erscheinend - bislang noch unbekannte Stoffe beinhalten. Die langen dunklen Linien stellen gewaltige Risse und Aufbrüche in der Eiskruste dar, die teilweise mehr als 3.000 Kilometer lang sind. | Copyright: NASA/JPL/University of Arizona

Pasadena (USA) - Astronomen haben große Mengen von Wasserstoffperoxid auf der eisigen Oberfläche des Jupitermondes Europa nachgewiesen. Sollte dieses durch geologische Prozesse in den unter dieser Eiskruste vorhandenen gewaltigen Wasserozean gelangen und sich dort vermischen, könnte es eine wichtige Energiequelle für dortige Lebensformen - so vorhanden - sein.

Wie die Forscher um Kevin Hand vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA und Mike Brown vom California Institute of Technology (Caltech) aktuell im Fachjournal "Astrophysical Journal Letters" berichten, benötigt "das Leben, so wie wir es kennen, flüssiges Wasser, Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel und hinzu irgendeine Form von chemischer und Lichtenergie, um den Lebensprozess in Gang zu bringen und anzutreiben. Europa hat das flüssige Wasser und die notwendigen Elemente und wir glauben, dass Zutaten wie das nachgewiesene Peroxid eine wichtige Rolle für die Energiezufuhr darstellen könnten. Oxidationsmittel wie eben Wasserstoffperoxid waren auch auf der Erde notwendig, damit auch komplexe und mehrzellige Lebensformen entstehen konnten."

Anhand von Beobachtungsdaten im nahen infraroten Lichtspektrum mit dem Keck-II-Telescope auf Mauna Kea haben die Forscher die höchsten Konzentrationen des Peroxids auf jener Seite des Jupitermondes nachweisen können, die in Richtung der Bewegung Europas auf deren Umlaufbahn weist. Hier finden sich im Verhältnis zum Wasser 0,12 Prozent Wasserstoffperoxid im Eis der Kruste. Zum Vergleich: Dieser Wert ist etwa 20 Mal höher als in Wasserstoffperoxid-Bleichmitteln, wie sie in Drogerien angeboten werden. Hingegen liegt die Wasserstoffperoxid-Konzentration im Eis auf der von der Bewegungsrichtung abgewandten Seite des Jupitertrabanten bei nahezu Null.

Zum ersten Mal konnte Wasserstoffperoxid auf Europa von der NASA-Sonde "Galileo" nachgewiesen werden, die das Jupitersystem von 1995 bis 2003 erkundete. Die damaligen Beobachtungen waren jedoch noch stark auf eine einzige Region auf der Mondoberfläche beschränkt. Die neuen Beobachtungsdaten belegen nun, dass das Peroxid weitflächig über den Jupitermond verteilt vorkommt und sich die höchsten Konzentrationen zudem auch dort finden, wo das Eis des kilometerdicken Eispanzers Europas fast nur aus reinem Wassereis besteht und nur geringfügig durch Spuren von Schwefel kontaminiert ist. Das Wasserstoffperoxid entsteht durch die starke Strahlungseinwirkung auf das Eis an der Mondoberfläche, die durch die Position des Mondes innerhalb des starken Magnetfeldes des Gasplaneten bedingt wird.

"Allerdings wissen wir bislang immer noch nicht, wie genau sich Oberfläche und der darunter verborgene Ozean vermischen bzw. austauschen. Ein solcher Vorgang würde möglicherweise einen Mechanismus für die Nutzung des Peroxids durch eventuell darin vorhandenen Lebens darstellen", erläutert Brown.

Die Wissenschaftler glauben jedoch, dass Wasserstoffperoxid ein wichtiger Faktor für die eventuelle Lebensfreundlichkeit des den Mond global bedeckenden Ozean ist, da Wasserstoffperoxid zu Sauerstoff zerfällt, wenn es in Wasser aufgelöst wird. "Auf Europa könnten vorhandene Stoffe wie Peroxid also dabei behilflich sein, auf chemischem Weg die für Leben im Untergrundozean notwendige Energie zu liefern", so Hand.

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Die Grafik zeigt die beiden Hemisphären des Jupitermondes Europa bezüglich der au dem Mond eintreffenden Energie in Form von geladenen Partikel und den chemischen Inhaltsstoffen in der eisigen Oberfläche in fünf Regionen (A bis E). (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zur vergrößerten und ausführlicher erläuterten Originalabbildung zu gelangen.) | Copyright: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Ariz./JHUAPL/Univ. of Colo.

Pasadena (USA) - Unter einer kilometerdicken Eiskruste verbirgt der Jupitermond Europa einen den ganzen Trabanten bedeckenden Salzwasserozean. Da sich dieser Ozean immer wieder mit der frostigen Oberfläche austauscht, suchen NASA-Wissenschaftler nun den geeignetsten Ort auf der Mondoberfläche, um anhand der Analyse des dortigen Materials, das ursprünglich aus der Tiefe stammt, auf die Eigenschaften des verborgenen globalen Ozeans zu schließen, in dem vielleicht sogar Leben entstanden sein könnte.

Mit Hilfe neuer Analysen der Infrarot-Daten der NASA-Raumsonde "Galileo" (1989-2003) haben NASA-Wissenschaftler nun die geeigneten Orte ausfindig gemacht, an welchen die Oberfläche sozusagen Fenster ins Innere des Ozeans offenbart.

"Wir haben Regionen gefunden, wo geladene Elektronen und vom vulkanisch aktiven Nachbarmond Io stammende Schwefel- und Sauerstoff-Ionen, die aus dem starken Magnetfeld des Jupiter auf die Oberfläche treffen, sowohl die meisten als auch die wenigsten chemischen Veränderungen im und am Material aus dem flüssigen Untergrund verursachen", erläutert J. Brad Dalton vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, der Hauptautor der aktuell im Fachjournal "Planetary and Space Science" erschienenen Studie. "Das sagt uns, wo wir am besten mit einer Landeeinheit nach unverfälschtem Material aus dem Ozean suchen müssen und wo nicht."

Anhand von Spektralanalysen des von der Oberfläche des Mondes reflektierten Lichts, konnten die Forscher nun jene Regionen voneinander unterscheiden, die sich durch Konzentrationen von Sulfathydraten in Folge der Interaktion der geladenen Partikel mit dem Eis abzeichnen oder bei denen es sich um nahezu reines und ursprüngliches Wassereis aus der Tiefe handelt.

Demnach variiert die Konzentration von gefrorener Schwefelsäure teilweise deutlich, von nahezu kaum nachweisbar in Zentrum der in Richtung der Umlaufbewegung des Jupitermondes blickenden Hemisphäre (wie der Erdmond der Erde, so weist auch Europa seinem Planeten immer ein und die selbe Seite zu), bis hin zu nahezu 50 Prozent im Eis der von der Umdrehungsrichtung abgewandten Hemisphäre des Mondes. Die Daten bestätigten zudem, dass die gemessenen Konzentrationen in einem eindeutigen Zusammenhang mit der Menge an Elektronen und Schwefel-Ionen stehen, die in den entsprechenden Regionen die Mondoberfläche treffen.

Aus diesen Beobachtungen schlussfolgern die Forscher auch, dass das markant dunkle Material auf der von der Umdrehungsrichtung abgewandten Seite, das Ergebnis der chemischer Reaktionen mit ozeanischem Material an der Oberfläche ist und sich hier kaum noch intaktes Ozeanmaterial finden lässt. Eine zukünftige Labor-Landeeinheit sollte also besser nicht hier, sondern auf der gegenüberliegenden Hemisphäre des Jupitermondes landen, um hier das Ozeanmaterial auf der Oberfläche analysieren und nach Hinweisen auf Leben im Europa-Ozean suchen zu können.

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Die neuen Simulationen zeigen, dass das Wasser in Europas Äquatorregion wärmer (rot) ist als an den Polen (blau). | Copyright: JPL/NASA/MPS

Austin (USA) - Die Oberfläche des Jupitermonds Europa ist geprägt von einem filigranen Netz kilometerlanger Furchen, die den gewaltigen Eispanzer durchschneiden. Besonders in den Äquatorregionen finden sich eigenwillige besonders raue und chaotische Muster dieser Risse im Eis. Ein neues Modell der Strömungen unterhalb der Eisschicht deutet auf wärmeres Wasser hin, das in Äquatornähe aus dem Innern des Mondes aufsteigt, so die chaotische Eislandschaft darüber formt und zugleich genügend Wärme liefern könnte, um Leben in Europas verborgenem Ozean zu ermöglichen.

Wie die Forscher der University of Texas, dem Georgia Institute of Technology und des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung aktuell in der Online-Ausgabe von "Nature Geoscience" (DOI: 10.1038/ngeo2021) berichten, sei das, was sich unter der zerklüfteten Eisschicht verbirgt, mindestens ebenso faszinierend wie die auffällige Oberflächenstruktur des Jupitermondes selbst: ein unterirdischer Salzwasserozean, der durch Gezeitenkräfte und die im Innern des Himmelskörpers gespeicherte Wärme eisfrei - also flüssig - gehalten wird.

Bereits 1998 legten Messungen des Magnetometers an Bord der NASA-Raumsonde "Galileo" die Existenz der schwer zugänglichen Wassermassen nahe. Bis heute sind jedoch viele ihrer Eigenschaften unbekannt - etwa, ob dort Bedingungen herrschen, die das Entstehen von Leben ermöglichen könnten. Viele Astrobiologen halten Europa indes für einen der aussichtsreichsten Anwärter auf außerirdisches Leben im Sonnensystem.


Die neuen Modellrechnungen erlauben den Forschern nun einen Blick unter die Eisdecke. Ihre Simulationen offenbaren, welche Strömungen im Ozean herrschen: "Die Bewegungen in Europas Ozean werden durch Temperaturunterschiede angetrieben", sagt Max-Planck-Forscher Johannes Wicht. "Wärmeres und darum leichteres Wasser steigt nach oben, kälteres Wasser sinkt hinab."

Diese Bewegung, wie sie auch bei kochendem Nudelwasser zu beobachten ist, bezeichnen die Forscher als Konvektion und transportiert Wärme aus den Tiefen des Ozeans nach außen. "Unsere Computersimulationen zeigen, dass die Konvektion in der Äquatorregion stärker ist als an den Polen. Darum ist das Wasser in niedrigen Breiten wärmer und die Eisdecke wird effektiver geheizt", fasst Wicht die neuen Ergebnisse zusammen.


Diese Aufnahme der Raumsonde "Galileo" zeigt die äußere Eisschicht des Jupitermonds Europa. | Copyright: JPL/NASA

Ob und wie genau diese Wärme die Risse in der Eisschicht verursacht, ist noch nicht endgültig geklärt. Möglicherweise spiele dabei nicht nur die höhere Temperatur eine Rolle. Das von unten gewärmte Eis hat zusätzlich einen geringeren Salzgehalt. "Beides sorgt dafür, dass dieses Eis leichter ist als die darüber liegende Schicht und zur Oberfläche drängt", so der Forscher und vermutet, dass sie Bewegungen im Eis wahrscheinlich zu den Brüchen und Rissen führen.

"Ähnliche Prozesse, wie wir sie für Europa modelliert haben, finden sich auch auf der Erde", erläutert Krista Soderlund von der University of Texas und vergleicht das sogenannte "Chaos Terrains" mit Geländemustern auf Meereseis in Teilen der Antarktis.

In ihren Berechnungen berücksichtigten die Forscher, dass im Wesentlichen zwei Effekte die Art der Wasserströmungen im unterirdischen Ozean bestimmen: Zum einen steige wärmeres Wasser aus dem Innern des Monds nach oben, zum anderen wirke sich seine Rotation aus, wenn die sogenannte Corioliskraft diese Ströme ablenke. "Wie genau das Wasser fließt, ergibt sich aus dem Zusammenspiel beider Einflüsse", sagt Wicht. In Europas Ozean scheint sich die Corioliskraft weniger stark auszuwirken als bisher angenommen. "Darum unterscheiden sich unsere neuen Computermodelle deutlich von ihren Vorgängern."

Neben den Wasserbewegungen in radialer Richtung fanden die Forscher auch drei ausgeprägte Strömungen, die weitestgehend parallel zu den Eisdecken in West- beziehungsweise Ostrichtung verlaufen: Am Äquator fließt das Wasser nach Westen, in den Polregionen nach Osten. "Auf der Erde finden sich im Meer ähnlich verlässliche Strömungen, etwa der Golfstrom", so Wicht. Ob auch diese sogenannten Jetstreams Auswirkungen auf die darüber liegende Eisdecke haben, sei aber noch unklar.

Sollten die Berechnungen der Forscher richtig sein, so wäre dies "ein weiteres wichtiges Indiz dafür, dass der Ozean tatsächlich existiert und dass es zu interessanten Interaktionen zwischen dem Ozean und der Eisschicht kommt", kommentiert Britney Schmidt vom Georgia Institute of Technology. "All das lässt dann auch Leben auf Europa bzw. in dem verborgenen Ozean möglich werden."

Jetzt hoffen die Forscher gespannt auf die anvisierten nächsten Missionen von NASA und ESA, die Europa genauer erkunden sollen. Der europäische "JUpiter ICy moons Explorer" (JUICE, ...wir berichteten) soll 2022 starten und den Europa-Ozean und seine Eiskruste erkunden. Die NASA ist derzeit noch in der Planungsphase ihrer Mission "Europa Clipper".

"Es ist spannend an Modellen zu arbeiten, die heute schon das Strömungsverhalten auf Europa vorhersagen und zugleich zu wissen, dass wahrscheinlich noch zu unseren Lebzeiten diese Vorhersagen vor Ort überprüft werden können", zeigt sich Soderlund abschließend begeistert.

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Daten der NASA-Sonde "Gallileo" offenbaren Tonmineralien auf der Oberfläche des Jupitermondes Europa. | Copyright: NASA/JPL-Caltech

Pasadena (USA) - Neue Analysen von Daten der NASA-Sonde "Galileo" offenbaren tonartige Mineralien auf der eisigen Oberfläche des Jupitermonds Europa. Die Forscher vermuten, dass dieses Material durch gewaltige Zusammenstöße des Mondes mit Asteroiden und Kometen hier her gelangte. Auf die gleiche Weise könnten bei diesen Kollision auch organische Materialien und damit auch die Bausteine des Lebens auf den potentiell lebensfreundlichen Jupitermond gelangt sein.

"Diese Entdeckung könnte ein völlig neues Kapitel bei der Suche nach Leben auf Europa aufschlagen", kommentiert Jim Shirley vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA den Fund.

Da Europa aller Wahrscheinlichkeit nach über einen verborgenen gewaltigen Wasserozean verfügt, dessen Wasser sich mit dem Eis der Oberfläche austauscht und durch die einwirkenden Gezeitenkräfte des Jupiter auch eine Energiequelle zur Verfügung steht, halten viele Forscher Europa für den idealsten Ort bei der Suche nach außerirdischem Leben in unserem eigenen Sonnensystem.

Obwohl Forscher das Vorhandensein organischer Materialien schon länger vermuten, konnten diese bislang aber noch nicht direkt nachgewiesen werden. Eine der Theorien, wie dieses Material auf den Jupitermond gelangt sein könnte, war schon zuvor die von Kometen- und Asteroideneinschlägen. Diese Theorie wird von der neuen Entdeckung nun gestützt.


Künstlerische Darstellung des Einschlags auf Europa (Illu.). | Copyright: NASA/JPL-Caltech

Die nun identifizierten Phyllo- bzw. Schichtsilikate offenbaren sich in Aufnahmen der Galileo-Sonde, die bereits 1998 im nahen Infrarot gemacht wurden. Die Silikate bilden einen immer wieder unterbrochenen Ring von rund 40 Kilometern Durchmesser, der etwa 120 Kilometer vom Zentrum eines 30 Kilometer durchmessenden Kraters entfernt liegt.

Da es bislang keine Modelle dafür gibt, wie Schichtsilikate aus dem Innern des Mondes durch die an einigen Stellen rund 100 Kilometer dicke Eiskruste auf die Oberfläche gelangt sein könnten, ist die bislang beste Erklärung für diese Struktur die, dass sie von auf den Mond zurückfallendes Material gebildet wurde, das beim Einschlag eines Asteroiden oder Kometen in einem Winkel von etwa 45 Grad zunächst ins All katapultiert wurde.

"Das Wissen über die Zusammensetzung von Europa ist der Schlüssel für ein Verständnis der Geschichte und der potentiellen Lebensfreundlichkeit des Jupitermondes", erläutert der JPL-Projektwissenschaftler Bob Pappalardo. Ob Europa aber tatsächlich Leben beherbergt oder beherbergen kann, das könne nur mit einer zukünftige Mission herausgefunden zum Jupitermond selbst werden.

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Grafische Überblendung der spektroskopischen Daten der Wasserdampfmessung mit einer Kompositaufnahme des Jupitermondes Europa, der Sonden "Voyager" und "Galileo". | Copyright: NASA/ESA/L. Roth/SWRI/Universität zu Köln

Köln (Deutschland) - Mit dem Hubble-Weltraumteleskop haben internationale Astronomen Wasserdampf über der Südpolregion des frostigen Jupitermondes Europa entdeckt. Für die Forscher deutet alles daraufhin, dass dieses Wasser in gewaltigen Fontänen aus der Oberfläche des Mondes austritt und sehen darin somit einen weiteren Beleg für einen unter der eisigen Oberflächenkruste Europas verborgenen flüssigen Wasserozean, der vielleicht sogar auch Leben beinhalten könnte.

Zwar erläutern die Forscher um Lorenz Roth und Joachim Saur, Professor am Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln gemeinsam mit Kollegen des Southwest Research Institute aktuell im Fachjournal "Science Express", dass bislang noch nicht eindeutig nachgewiesen wurde, dass das nun entdeckte Wasser auch wirklich mit Fontänen aus dem globalen Europa-Ozean austritt, doch sei dies die bislang wahrscheinlichste Erklärung für die Hubble-Entdeckung:

"Die bei Weitem einfachste Erklärung für diesen Wasserdampf ist die, dass der Wasserdampf mit Fontänen auf und aus der Oberfläche von Europa ausgetreten ist", so Roth. "Sollten diese Fontänen mit dem unterirdischen Wasserozean verbunden sein - von dem wir überzeugt sind, dass er existiert - dann würde das bedeuten, dass zukünftige Missionen die chemische Zusammensetzung des Wassers einer potentiell sogar lebensfreundlichen Umwelt in diesem Ozean direkt untersuchen könnten, ohne dass wir uns durch die dichte Eiskruste hindurchbohren müssten. Das wäre wirklich faszinierend."

Im Vergleich zu irdischen Geysiren wären die Fontänen auf Europa wahrscheinlich immens groß und erreichten Höhen von etwa 200 km. Europas Größe ist mit einem Durchmesser von 3200 km vergleichbar mit dem Erdenmond.


Künstlerische Interpretation der Europa-Fontänen vor dem Hintergrund des Jupiter (Illu.). | Copyright: NASA/ESA/K.Retherford/SWRI

Während in den erstmals 2005 auf Enceladus entdeckten Fontänen mittlerweile von der Saturn-Sonde "Cassini" auch Staub- und Eispartikel identifiziert werden konnten, liegen zu Europa bislang erst spektroskopische Messungen zu Wasserdampfgasen vor.

Nachdem Hubble erstmals im Dezember 2012 Hinweise auf den Wasserdampf gefunden hatte, waren die Forscher seither darum bemüht, andere Erklärungsmöglichkeiten wie etwa geladene Partikel aus der Magnetblase des Jupiters oder die Folge eines Meteoriteneinschlags zu überprüfen und schlussendlich auszuschließen.

Aus den spektroskopischen Daten des Weltraumteleskops geht der Wasserdampf in Form einer schwachen Polarlichts im ultravioletten Licht hervor, das vom starken Magnetfeld des Jupiter über dem Südpol seines Mondes angefacht wird. Angeregter atomischer Stick- und Sauerstoff verleihen dieser Aurora nicht nur ihr leichtes Glühen sondern sind auch eindeutige Anzeichen dafür, dass es sich um das Produkt von Wassermolekülen handelt, sie von den Elektronen entlang der magnetischen Feldlinien aufgespalten werden.

"Flüssiges Wasser wird generell als Grundvoraussetzung für Leben - zumindest Leben wie man es auf der Erde kennt - erachtet" erläutert Roth. "Daher rückt die Entdeckung der Wasserdampf-Fontänen den Mond Europa weiter in den Mittelpunkt der extraterrestrischen Forschung."

Da die Wasserfontänen nur dann in den Beobachtungen mit Hubble zu sehen waren, wenn Europa sich an dem Punkt in seinem Orbit befand, an dem der Mond am weitesten von Jupiter entfernt ist, vermuten die Forscher, dass die Aktivität der Fontänen zeitlich variiert. Europas Bahn ist nicht ganz kreisförmig sondern leicht elliptisch. Wenn Europa auf seiner Bahn am weitesten von Jupiter entfernt ist, wirken die Gezeitenkräfte - ähnlich wie auch auf a - so, dass riesige Spalten in Europas Eisoberfläche auseinander gezogen werden, wodurch der Wasserdampf entweichen kann, vermuten die Forscher.

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Eine bislang unbekannte Anemonenart lebt an bzw. unterhalb des Eisdecke des antarktischen Ross-Schelfeises. Ebenfalls auf der Aufnahme sichtbar: ein bislang gänzlich unbekannter Organismus, der an einer Anemone anhaftet. | Copyright: Dr. Frank R. Rack, ANDRILL Science Management Office, University of Nebraska-Lincoln

Columbus (USA) - Mit einem Tauchroboter haben US-Biologen an der Unterseite des Ross-Eisschelfs bislang unbekannte Tier- und Pflanzenarten sowie einen bislang gänzlich unidentifizierten Organismus entdeckt. Astrobiologen sehen in der Entdeckung einen Ausblick auf mögliche außerirdische Lebensformen, wie sie vielleicht auch im unter einer kilometerdicken Eisdecke verborgenen Ozean auf dem Jupitermond Europa existieren könnten.

Wie die Forscher um Marymegan Daly von der Ohio State University, Frank Rack und Robert Zook von der University of Nebraska-Lincoln aktuell im Fachjournal "PLoS One" (DOI: 10.1371/journal.pone.0083476) berichten, wurden das Biotop mit dem zylindrischen Bohr- und Tauchroboter SCINI (Submersible Capable of under Ice Navigation and Imaging) schon 2010 im Rahmen des antarktischen Bohrprojekts ANDRILL (ANtarctic geologic DRILLing) der National Science Foundation unter dem 270 Meter dicken Eispanzer des Ross-Schelfeises im Rossmeer entdeckt.

Zum einen stieß SCINI auf eine bislang unbekannte Amenoenart, die – nach unten wachsend - an der Unterseite des Schelfeises wächst. Die auf den Namen Edwardsiella andrillae getauften opak-weißen Anemonen sind im kontrahierten Zustand 2,5 bis 3 Zentimeter lang, in entspanntem Zustand etwa um das Vierfache größer und besitzen jeweils 20 bis 24 Tentakel.



Detailaufnahmen der Anemonen unter dem Eis und einer entnommenen Probe. | Copyright: Dr. Frank R. Rack, ANDRILL Science Management Office, University of Nebraska-Lincoln

Während die meisten bekannten Anemonenarten auf Felsen und Riffen leben, handelt es sich hierbei um die erste bislang entdeckte Anemonenart, die ausschließlich und allein auf bzw. im Eis existiert. Wie genau sich die Anemonen im Eis verankern, wie sie sich fortpflanzen und vor allem, wie sie den eisigen Temperaturen widerstehen ohne im Eis einzufrieren, ist den Forschern bislang noch ein Rätsel.

Darüber hinaus haben die Forscher mit SCINI auch eine Fischart entdeckt, die auf dem Rücken schwimmt und so die Unterseite der Eisdecke sozusagen als Boden nutzt. Hinzu fanden die Forscher Borstenwürmer und Flohkrebse

Weiterhin gänzlich rätselhaft ist noch immer ein bislang unidentifizierter Organismus, den die Forscher als "Eggroll" (Frühlingsrolle) bezeichnen. Dieser gleicht einem kleinen Zylinder und haftete an einer der Anemonen.


Der Bohr- und Tauchroboter SCINI im Einsatz. | Copyright: Dr. Stacy Kim, National Science Foundation

Der Erfolg des Bohr- und Tauchroboters SCINI hat auch die NASA auf den Plan gerufen, die die Entwicklung des Roboters derart vorantreibt, dass dieser sich auch durch noch dickere Eisschichten bohren und in noch größeren Wassertiefen navigieren kann, um so zukünftig vielleicht auch den Ozean unter der kilometerdicken Eisdecke des Jupitermondes Europa erkunden zu können.

Hier, so hoffen die NASA-Astrobiologen, könnte ein entsprechender Roboter auf ein ähnliches Ökosystem außerirdischen Lebens stoßen wie SCINI unter dem Ross-Schelfeis.

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Ansichten der neuen geologischen Karte des Jupitermondes Ganymed. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zur Originaldarstellung zu gelangen.) | Copyright: USGS Astrogeology Science Center/Wheaton/NASA/JPL-Caltech

Pasadena (USA) - Aufgrund der Ausdehnung der Sonne, wird unsere Erde wahrscheinlich schon in rund zwei Milliarden Jahren - ähnlich wie die heutige Venus - zumindest nach heutigen und irdischen Maßstäben zu heiß und nicht mehr lebensfreundlich sein. Sollte es die Menschheit dann noch geben, so müssten wir uns spätestens dann nach einer neuen Heimat umschauen. Mit seiner teilweise felsigen Oberfläche und einem unterirdischen Wasserozean wäre der Jupitertrabant und zugleich größte Mond im Sonnensystem dann wahrscheinlich die erste Wahl. US-Forscher haben jetzt erstmals eine geologische Karte dieser "nächsten Erde" erstellt.

Die Karte basiert auf den Daten und besten Aufnahmen von Ganymed durch die NASA-Sonden Voyager 1 und 2 von 1979, und Galileo, die das Jupitersystem von 1995 bis 2003 erforschte. Wie das Team um Geoffrey Collins vom Wheaton College zur von der U.S. Geological Survey berichtet, handelt es sich um die erste globale geologische Karte dieses Eismondes und eines Mondes im äußeren Sonnensystem überhaupt.

Die Karte illustriert den geologisch vielfältigen Charakter von Ganymeds Oberfläche und soll Forschern dabei behilflich sein, Ordnung in das vermeintlich komplex-chaotische Terrain des dritten Jupitermondes zu bringen. "Diese Karte hilft zudem dabei, die Evolution dieser frostigen Welt besser zu verstehen und zukünftige Erkundungen noch besser planen zu können", kommentiert Robert Pappalardo vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA die Karte. 2032 plant die Europäischen Raumfahrtagentur ESA mit dem "Jupiter Icy Moon Explorer" (JUICE), an der auch die NASA mit Komponenten beteiligt sein wird, das Jupitersystem genauer zu erkunden (...wir berichteten)

Der im Januar 1610 von Galileo Galilei entdeckte Mond wurde seither immer wieder von Astronomen von der Erde aus und später auch mittels Raumsonden direkt untersucht. Die Ergebnisse dieser Erkundungen zeichnen das Bild einer komplexen Eiswelt, deren Oberfläche durch scharfe Kontraste zwischen zwei Hauptregionen gekennzeichnet ist: Während die dunklen und sehr kalten Regionen von zahlreichen Einschlagskratern vernarbt sind, sind die helleren und zugleich etwas jüngeren aber dennoch vergleichsweise alten Regionen von einem umfangreichen Netzwerk aus Furchen und Graten überzogen.


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

Laut den Autoren der aktuellen Karte, konnten bislang drei geologische Hauptperioden Ganymeds ausgemacht werden: Während in einer Phase der Mond stark von Einschlägen getroffen wurde, zeichnet sich die zweite Phase durch tektonische Geländeanhebungen aus - geologische Aktivität also, wie sie in der dritten Phase wieder zurückging.

Während die neue Karte zahlreiche wissenschaftliche Hypothesen belegen könne, widerlege sie aber zugleich auch andere: "So zeigen die detaillierten Aufnahmen von Ganymed durch die Galileo-Sonde, dass es auf dem Jupitermond deutlich seltener zu Eisvulkanen, sogenanntem Kryovulkanismus, kommt, als bislang angenommen", erläutert Baerbel Lucchitta, Wissenschaftlerin des U.S. Geological Survey in Flagstaff.

Jetzt wollen Wissenschaftler anhand der Karte den geologischen Charakter Ganymeds mit dem anderer Eismonde im äußeren Sonnensystem vergleichen, da nahezu jedes Merkmale anderer Eismonde auch auf Ganymed zu finden ist.

"Ganymeds Oberfläche ist etwa halb so große wie die Landmasse der Erde", so Collins abschließend. "Es gibt also eine große Auswahl an Geländemerkmalen aus denen man wählen kann. Ganymed weist zudem zugleich alte und jüngere Merkmale auf und spiegelt so eine große geologische Vielfalt wieder.

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Porträt des Simon Marius aus seinem Werk "Mundus Iovialis" von 1614. | Copyright: gemeinfrei

Nürnberg (Deutschland) - Während Galileo Galilei allgemein als Entdecker der auch nach ihm als "Galileische Monde" benannten vier Hauptmonde des Jupiter, Io, Europa, Ganymed und Kallisto gilt, wissen nur Wenige, dass zeitgleich mit Galilei auch der Ansbacher Hofastronom Simon Marius die vier großen Jupitermonde entdeckt hat. Marius publizierte seine Ergebnisse aber erst im Jahre 1614 in seinem Werk "Mundus Iovialis", das damit in diesem Jahr sein 400-Jähriges Jubiläum feiert. Dem Astronom zu Ehren, hat die Nürnberger Astronomische Gesellschaft (NAG) "Simon-Marius-Jubiläum 2014" ausgerufen.

Von Galilei selbst des Plagiats bezichtigt, belegen mittlerweile die Aufzeichnungen des Gunzenhausener Mathematikers, Arzt, Astronoms und Kalendermachers Simon Mayr (1573-1624), der sich Marius nannte und markgräflicher Hofmathematiker in Ansbach war, dass er die Monde am 8. Januar 1610 des gregorianischen Kalenders - und damit nur einen Tag nach Galilei - großen Jupitermonde entdeckt hatte. Seine Entdeckung veröffentliche Marius jedoch erst 1614.

Während Galilei sich seine Priorität schon im März 1610 durch sein Werk "Sidereus Nuncius" (Sternenbotschaft) gesichert hatte, beobachtete Marius einige Details, die Galilei offenbar entgangen waren. So bemerkte er, dass die Bahnebene der Jupitermonde gegen die Äquatorialebene des Jupiters wie auch die Ekliptik leicht geneigt ist, wodurch sich auch die Abweichungen in der Breite erklären lassen. Marius stellte zudem fest, dass sich die Helligkeit der Monde ändert und berechnete für 1608 bis 1630 Tabellen. Mit diesen gelang es ihm, die Umlaufzeiten der Jupitermonde um ihren Planeten derart genau zu berechnen, dass diese von den heute als verlässlich betrachteten Daten nur um maximal 0,3 Promille abweichen.

"Noch immer steht das Werk von Marius unter dem Schatten des Plagiatvorwurfs, obwohl zu Beginn des 20. Jahrhunderts nachgewiesen werden konnte, dass Marius völlig selbstständig forschte und schon seine frühesten Beobachtungen den modernen Werten teilweise näher sind als die des Galilei", erläutert das neue 16-sprachige Internetportal zu Simon Marius' Werk "Simon-Marius.net" auf dem auch das umfangreiche Vortrags- und Veranstaltungsprogramm des Jubiläumsjahres zu finden sind.

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Quelle: simon-marius.net

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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."

"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.

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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Gewaltige Vulkaneruption auf Io im August 2013. | Copyright: Katherine de Kleer/UC Berkeley/Gemini Observatory

Berkeley (USA) - Im vergangenen August ereigneten sich auf dem Jupitermond gleich drei gewaltige Vulkanausbrüche innerhalb von nur einer Woche. Die Eruptionen waren so hell, dass sie sogar mit Teleskopen von der Erde aus zu erkennen waren.

"Normalerweise erwarten wir derart gewaltige Ausbrüche auf io etwa einmal alle zwei Jahre und für gewöhnlich sind die auch nicht so hell", erläutert Imke de Pater, Astronom an der University of California in Berkeley. "Hier hatten wir nun aber drei extrem helle Ausbrüche innerhalb nur einer Woche. Dieser Umstand legt nahe, dass es auf Io wahrscheinlich sehr viel öfter zu solchen Ereignissen kommt, als wir bislang vermutet hatten - wir müssen wahrscheinlich nur öfter hinschauen."

Mit einem Durchmesser von 3.630 Kilometern ist Io der innerste der vier großen Jupitermonde. Neben unserer Erde ist es der einzige Himmelskörper in unserem Sonnensystem, auf dem Vulkane extrem heiße Lava speien. Da das Schwerkraftfeld von Io vergleichsweise gering ist, erzeugt dieser Auswurf eine Art mehrere Dutzend Kubikkilometer vulkanisches Material beinhaltenden Schirm, der hunderte von Kilometern ins All hinausreichen kann.

Wie de Pater gemeinsam mit Katherine de Kleer und der Vulkanologin Ashley Davies vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell in zwei Artikeln in der Fachzeitschrift "Icarus" (DOI: 10.1016/j.icarus.2014.06.006; DOI: 10.1016/j.icarus.2014.06.016) berichteten, handele es sich um eine gänzlich neue Klasse seltener Eruptionen auf Io von ungewöhnlicher Größe und Hitzeabgabe. "Die Menge der von diesen Eruptionen abgegebenen Energie legt nahe, dass hier aus kilometerlangen Spalten im Boden gewaltige Mengen Lava in regelrechten "Vorhängen aus Feuer" aus dem Untergrund ausgetreten sind und sich wohl sehr schnell über die Mondoberfläche verteilt haben."

Die Eruptionen, so berechneten die Forscher weiter, ähneln wahrscheinlich denen, die die Oberflächen auch der noch jungen Erde und der anderen der inneren Planeten des Sonnensystems formten.


Drei Eruptionen auf Io im August 2013, beobachtet mit den Teleskopen W. M. Keck und Gemini North. | Copyright: NSF/NASA/JPL-Caltech//UC Berkeley/Gemini Observatory/W. M. Keck Observatory

Somit erhoffen sich die Astronomen anhand der Io-Ausbrüche neue Einblicke in Prozesse der Planetenbildung: "Io ist wie ein Vulkan-Labor, das uns Einblicke in die Geschichte der Planeten ermöglicht. Darüber hinaus gibt er uns eine Vorstellung davon, wie derart gewaltige Eruptionen stattgefunden haben könnten und wie lange sie dauerten", so Davies.

Zukünftig soll Io nun noch genauer beobachtet werden, um weitere Details über Vulkanismus auf dem Jupitermond herauszufinden. Zudem soll eine Karte der räumlichen Verteilung der Hitze-Ströme erstellt werden, mit der die Aufheizungs- und Abkühlungsprozesse auf Io besser zu verstanden werden sollen.

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Quelle: NASA

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Der Jupitermond Europa. | Copyright: NASA/JPL/DLR

Pasadena (USA) - Auf dem von einer kilometerdicken Eisschicht bedeckten Jupitermond Europa, haben US-Wissenschaftler anhand der Daten der NASA-Raumsonde "Galileo" Hinweise auf aktive Plattentektonik entdeckt. Es wäre das erste Mal, dass diese, die Oberfläche von planetaren Körpern stets verändernde geologische Aktivität auf einem anderen Objekt als der unserer Erde nachgewiesen werden könnte. Die Entdeckung hat auch bedeutende Auswirkungen auf die potentielle Lebensfreundlichkeit des Jupitermondes.

Die mit 40 bis 90 Millionen Jahren ungewöhnlich junge Oberfläche von Europa stellt die Wissenschaft schon lange vor ein Rätsel: Während die Prozesse selbst nicht bekannt waren, steht jedoch schon lange fest, dass irgendein Mechanismus die existierende Kruste Europas recyceln und an anderer Stelle erneuern muss. Bislang fehlten jedoch jegliche Erkenntnisse darüber, wo und die dies vor sich geht.

Wie die Planetengeologen Simon Kattenhorn von der University of Idaho und Louise Prockter vom Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University aktuell im Fachjournal "Nature Geoscience" (DOI: 10.1038/ngeo2245) berichten, haben sie anhand der Galileo-Daten nun doch ungewöhnliche Grenzschichten im von zahlreichen Furchen durchzogenen Eispanzer des Mondes entdeckt, die plattentektonische Vorgänge belegen.

"Seit Jahren haben wir darüber gerätselt, wie das vergleichsweise junge Gelände auf Europa entstehen kann, aber wir haben es nicht herausbekommen", so Prockter. "jetzt glauben wir aber, dass wir die Antwort gefunden haben."

Bei der Plattentektonik handelt es sich um die wissenschaftliche Theorie darüber, dass die äußerste Schicht der Erde aus sich von- und gegeneinander bewegenden Platten oder Blöcken besteht. Auf diese Weise lassen sich die Entstehung von Bergen, Vulkanen und Erdbeben erklären.

Die Oberfläche eines der vier großen Jupitermonde ist von Rissen und Graten überzogen, die an vielen Stellen Hinweise auf eine Ausdehnung der dazwischen liegenden Platten geben, wenn etwa frisches Eis aus tiefer liegenden Schichten neuentstehende Lücken auffüllt. Auf ähnliche Weise dehnt sich auch der irdische Ozeanboden aus.

Während sich auf der Erde an einen Stellen neues Oberflächenmaterial bildet - etwa entlang des Mittelozeanischen Rückens, wird es an anderer Stelle, den sogenannten Subducktionszonen, auch wieder zerstört bzw. durch das Abgleiten einer tektonischen Platte unter eine andere, wieder ins Erdinnere transportiert und hier geologisch recycelt.

Doch obwohl es auf Europa eindeutige Hinweise auf eine Ausdehnung der Oberfläche durch frisches Material gibt, war bislang völlig unbekannt, wie all dieses neue Material aufgenommen werden kann, ohne dass Material an anderer Stelle verschwindet bzw. recycelt wird.


Schaubild zur Plattentektonik auf Europa, für die NASA-Wissenschaftler nun deutliche Hinweise im Eispanzer der Jupitermondes gefunden haben (Illu.). | Copyright: Noah Kroese, I.NK

In einer Art Puzzlespiel haben die beiden Forscher nun die vorhandenen Eisplatten der Europa-Oberfläche neu angeordnet und entdeckt, dass nahezu 20.000 Quadratkilometer Oberfläche in den nördlichen Breitengraden des Mondes regelrecht fehlen.

Zudem fanden Sie auch Hinweise darauf, dass dieses "fehlende Gelände" sich unter eine zweite Oberflächenschicht bewegt hatte - ein Prozess also, wie er auch entlang der tektonischen Grenzen auf der Erde beobachtet werden kann.

Auf der oberen Platte fanden die Forscher Eisvulkane, die möglicherweise durch das Aufschmelzen und die Absorption der antauchenden Platte hervorgerufen werden, sowie fehlende Berge und Grate entlang der potentiellen Subduktionszone, was darauf hindeutet, dass hier Material ins Innere des Mondes geschoben und nicht zu Bergen aufgefaltet wird.


Falschfarbendarstellung der nördlichen Europa-OberflächeBelege mit den markierten Subduktionszonen. NASA/JPL/ University of Arizona

Die Forscher glauben nun, dass das so verschluckte Gelände von der bis zu 30 Kilometer dicken Eisschicht Europas absorbiert wurde, statt durch die Eisschicht hindurch direkt in den darunter verborgenen Wasserozean zu brechen.

"Wenn Europa Plattentektonik besitzt, könnte dieser Mond sehr viel erdähnlicher sein als wir uns das bislang vorgestellt haben", erläutert Kattenhorn. "Diese Entdeckung würde den Jupitermond nicht nur zu einem der geologisch interessantesten Körper im Sonnensystem machen, sie würde auch einen Austausch von Material aus dem Innern mit der Oberfläche nahelegen. Auf diesem Weg könnte Material aus dem Innern des verborgenen Ozeans auf die Oberfläche des Mondes gelangen - und umgekehrt. Dies wiederum hätte bedeutende Auswirkungen auf Europa als potentiell lebensfreundliche Welt."

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Quellen: NASA

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Auf Aufnahmen aus den späten 1990er Jahren basierendes, neu zusammengestelltes Mosaik der Oberfläche des Jupitermondes Europa. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.) | Copyright: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Pasadena (USA) - Mit seinem von Rissen und Spalten durchzogenen dicken Eismantel dafür aber einem darunter verborgenen flüssigen Wasserozean gilt der Jupitermond Europa schon lange zu den Top-Favoriten der potentiellen Heimstätten für außerirdisches Leben in unserem Sonnensystem. Die NASA hat nun Aufnahmen der Galiloe-Sonde überarbeitet und präsentiert anhand dieser die bislang detailreichste und schärfte Abbildung der Oberfläche dieses faszinierenden Mondes.

Die diesem "neuen" Fotomosaik zugrundeliegenden Aufnahmen im nahen Infrarotbereich sowie durch grüne und violette Filter aufgenommen, wurden 1995 und 1998 von der NASA-Raumsonde "Galileo" gefertigt und stellen nun durch Farbkorrekturen eine realistische Abbildung der Farben der Europa-Oberfläche so dar, wie sie ein menschlicher Raumfahrer sehen würde, der sich dem Jupitertrabanten nähert. Lücken zwischen den einzelnen, das Mosaik bildenden Aufnahmen wurden durch anhand der Umgebung simulierter Farbgebung aufgefüllt.


Nahaufnahme der zerklüfteten Eisoberfläche Europas. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.) | Copyright: NASA/JPL/Orion Moon

Die Unterschiede in der Färbung des Terrains, der Risse und Spalten führen Wissenschaftler auf unterschiedliche geologische Aktivität zurück. So stellen bläulich gefärbte Regionen jene Gegenden dar, in der der Eispanzer hauptsächlich aus reinem Wassereis besteht, während rötlich-braun gefärbte Gegenden höhere Konzentrationen anderer Elemente aufzeigen. Die Polarregionen - sichtbar auf der rechten und linken Hälfte - erscheinen im Vergleich zu den weißeren Äquatorregionen (Mitte) deutlich bläulicher. Diesen Unterschied erklären die Forscher mit einer unterschiedlich groben Körnung des Eises in diesen Regionen.