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Diese Falschfarbendarstellung macht die Unterschiede in der Oberflächenzusammensetzung der „Ceres-Lichter“ im Occator-Krater deutlich. Rot entspricht dem Wellenlängenbereich um 0,97 Mikrometer (nahes Infrarot), Grün dem Wellenlängenbereich um 0,75 Mikrometer (rotes, sichtbares Licht) und Blau dem Wellenlängenbereich um 0,44 Mikrometer (blaues, sichtbares Licht).
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Göttingen (Deutschland) – Seit Jahrzehnten sorgen stark reflektive helle Flecken auf der Oberfläche des Zwergplaneten Ceres für Rätselraten und kontroverse Spekulationen darüber, um was es sich bei den auch als „Ceres-Lichter“ bekannten Strukturen im Innern eines Kraters genau handelt. Jetzt glauben die Missionswissenschaftler mit Hilfe der Raumsonde „Dawn“ das Geheimnis der hellen Flecken gelöst zu haben.

Wie das die Kamera an Bord der Sonde betreuende Team um Andreas Nathues vom Göttinger Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung aktuell im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/nature15754) berichtet, deute die Zusammensetzung des schon zuvor über dem Occator-Krater entdeckte Dunsts (…GreWi berichtete) darauf hin, dass dort nahe der Oberfläche gefrorenes Wasser existiert, das durch Öffnungen emporsteigt. „Ein weiterer Bestandteil der hellen Flecken im Occator-Krater sind hydrierte Magnesiumsulfate, eine Klasse von Mineralsalzen“, so die Forscher und erläutern weiter: „Viele der anderen hellen Bereiche auf der Ceres-Oberfläche bestehen wahrscheinlich inzwischen ausschließlich aus ausgetrockneten Mineralsalzen.“

Die neuen Ergebnisse zeigen demnach, dass gefrorenes Wasser seit Beginn des Sonnensystems nicht nur in dessen entlegenen Ecken überdauern konnte, sondern auch im uns vergleichsweise nahen Asteroidengürtel.

„Eine unsichtbare Grenze verläuft zwischen den steinigen Planeten des inneren Sonnensystems und den Gasriesen weiter außen“, erläutert die Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts. „Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren verdampften Wasser und andere leichtflüchtige Stoffe aus der Nachbarschaft der Sonne und ließen die inneren Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars als steinige, trockene Welten zurück. Nur fern der Sonne konnten sich diese Stoffe halten. In den Gasplaneten und ihren Eismonden existieren sie bis heute. Auch das irdische Wasser ist ein späterer Zuwanderer aus dieser entlegenen Region.

Doch wo genau verläuft diese ‚Eislinie‘ heute und wo lag sie früher? Wo im Sonnensystem konnte gefrorenes Wasser überdauern? Antworten auf diese Fragen sucht die NASA-Raumsonde Dawn im Asteroidengürtel – einer Region zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, die von unzähligen kleineren und größeren Brocken bevölkert ist. Schon Anfang des Jahres in der Anflugphase auf Ceres beflügelten helle Flecken auf der Oberfläche des mit einem Durchmesser von 950 Kilometern größten Bewohners des Asteroidengürtels die Phantasie von Wissenschaftlern und Laien.“

Handelte es sich um freiliegendes Eis? Oder waren es Salze, die den hellen Flecken ihre hohe Reflektivität verliehen? „Wir sehen aktuell wahrscheinlich Überreste eines Verdunstungsprozesses, der an verschiedenen Stellen unterschiedlich weit fortgeschritten ist. Möglicherweise handelt es sich dabei um das Endstadium einer vormals noch aktiveren Periode“, sagt Nathues.

Tatsächlich sind die „Ceres-Lichter“ im Occator-Krater aber nicht die einzigen „hellen Flecken“ auf Ceres. Insgesamt haben die Wissenschaftler mehr als 130 Orte auf der Oberfläche des Zwergplaneten ausfindig gemacht, an denen helles Material ans Tageslicht tritt.


Mosaik der Ceres-Oberfläche: Die meisten der 130 hellen Flecken (hier rot markiert) auf dem Zwergplaneten stehen in Zusammenhang mit Kratern.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Allerdings unterscheide sich das im Occator reflektierte Licht deutlich von dem aus anderen Regionen, enthalte etwa einen größeren Blauanteil. Das zeigen Auswertungen der Kameradaten, die mithilfe unterschiedlicher Farbfilter aufgenommen wurden. Vergleiche mit verschiedensten Materialien, die wir im Labor untersucht haben, deuten darauf hin, dass sich dort auch hydrierte Magnesiumsulfate finden“, erklärt Zweitautor Martin Hoffmann, ebenfalls Wissenschaftler am Max-Planck-Institut. „Solche Minerale kommen auch auf der Erde vor – nicht selten am Rande von Salzseen.“

Zusätzlich weisen die Occator-Flecken aber auch innerhalb der eigenen Struktur Unterschiede auf: „Der zentrale Fleck im innersten Teil des Kraters ist deutlich heller als andere hellen Bereiche auf der Oberfläche. Er liegt in einer Art ‚Krater im Krater‘ mit einem Durchmesser von etwa zehn Kilometern und einer Tiefe von einem halben Kilometer. Auf einigen unserer Aufnahmen lässt sich zudem ein Schleier über dem Kraterboden erkennen.“


Heller Dunst: Wenn Sonnenlicht auf den Occator-Krater trifft, entsteht dort eine Art Nebel aus Staub und verdampfendem Wasser. Dieser Nebel lässt sich nur aus einer seitlichen Blickrichtung wie hier entdecken.
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Der Dunst trete in einem täglichen Rhythmus immer dann auf, wenn Sonnenlicht den Kraterboden erreicht (…GreWi berichtete). „Offenbar verdampft dort Wasser und trägt kleine Teilchen mit sich“, so der Forscher weiter. Der Prozess erinnere an das Ausgasen von Kometen, verlaufe aber zurzeit eher beschaulich und nicht-eruptiv: „Es ist eher eine Art langsames Ausdünsten.“

Hinweise auf gefrorenes Wasser auf Ceres gab es seit langem. So ist etwa die Dichte des kugelförmigen Körpers für ein rein steinig-metallisches Innenleben zu niedrig. Anfang vergangenen Jahres entdeckten Forscher um Michael Küppers von der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) mit dem Weltraumteleskop Herschel Wasserdampf in der Umgebung von Ceres (…GreWi berichtete). Anders als bei den neuen Messungen zeigte sich das Gas jedoch nicht räumlich aufgelöst, sondern nur als Absorptionslinie in einem Spektrum.

Die jetzt veröffentlichten Messungen entstanden zum Teil aus einer Entfernung von etwa 1470 Kilometern. „Ceres’ Salze treten an der Oberfläche stark lokalisiert auf“, sagt Martin Hoffmann. „Fast alle Fundorte liegen in oder in der Nähe von größeren und kleineren Kratern. Der eishaltige Occator-Krater ist dabei ein besonders junges Exemplar. Der scharfkantige Kraterrand und die wenigen Einschläge am Boden des Kraters legen nahe, dass er vor etwa 78 Millionen Jahren entstanden ist.“


Auch die zweithellste Struktur auf der Ceres-Oberfläche, das mittlerweile als „Oxo-Krater“ bezeichnete „Feature A“ ist vergleichsweise jung und könnte ebenfalls Eis enthalten.
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„Die plausibelste Interpretation unsere Ergebnisse ist, dass sich unter der Oberfläche von Ceres zumindest stellenweise eine Mischung aus Eis und Salzen erstreckt“, erläutert Andreas Nathues. „Einschläge mittelgroßer Asteroiden können dieses Material freilegen. Das Eis verdampft nach und nach, bis das Salz und Schichtsilikate aus der Umgebung zurückbleiben.“

Die Ergebnisse zeigen demnach, dass sich unterirdisches Eis auch im vergleichsweise sonnennahen Asteroidengürtel erhalten konnte und die oberflächliche Gesteinsschicht schützte es vor dem Einfluss der Sonne.

Nur etwa 414 Millionen Kilometer trennen den Zwergplaneten Ceres von der Sonne. Der Jupiter mit seinen Wasser spuckenden Eismonden befindet sich fast doppelt so weit entfernt; die wasserreichen Kometen verbringen den Großteil ihres Daseins noch weiter draußen am Rande des Sonnensystems.

Möglicherweise ist Ceres aber nicht das einzige größere sonnennahe Eisreservoir im Planetensystem. Spektrale Beobachtungen des großen Asteroiden Pallas, der in einer vergleichbaren Entfernung wie Ceres um die Sonne kreist, legen nahe, dass die Oberflächen beider Körper ähnlich zusammengesetzt sind.

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Der pyramidenförmige Berg Ahuna Mons auf dem Zwergplaneten Ceres.
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Pasadena (USA) – Die NASA und an der „Dawn“-Mission beteiligten internationalen Institute haben Aufnahmen eines sich in auffälliger Weise von der sonst recht flachen Umgebung abhebenden pyramidenförmigen Berges – dem sognannten Ahuna Mons – auf dem Zwergplaneten Ceres in der nun besten Bildauflösung veröffentlicht.

Die Aufnahmen selbst wurden bereits im Dezember 2015 aus einer Höhe von 285 Kilometern über der Planetenoberfläche durch die Sonde erstellt und erreichen eine Bildauflösung von 35 Metern pro Pixel.

An seiner steilsten Seite ist der Berg fünf Kilometer hoch und erreicht im Durchschnitt eine Höhe von vier Kilometern. Damit ist Ahuna Mons etwas niedriger als es die bislang noch leicht ungenaueren Daten zur Ceres-Topogafie zunächst vermuten ließen. Der Durchmesser des Pyramidenbergs beträgt rund 20 Kilometer.

Da der Berg sich relativ deutlich aus seiner sonst eher flachen Umgebung erhebt, ohne dass sich hier geologisch-tektonischen Hinweise auf seine Entstehung finden lassen und seine Flanken zudem von dem ebenfalls immer noch rätselhaften weißen Material bedeckt sind, das möglicherweise auch die sogenannten „Ceres-Lichter“ bildet, rätseln die Geologen immer noch, wie der Berg überhaupt entstand. Der Umstand, dass sich der „Pyramidenberg“ unmittelbar neben einem Krater befindet, dessen Volumen und Form in merkwürdiger Weise zu jenem des Berges zu passen scheint, halten die NASA-Forscher indes für einen Zufall.


Perspektivische Ansicht von Ahuna Mons.
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Einer Theorie des wissenschaftlichen Missionsleiters Dr. Christopher Russell zufolge könnte es sich um einen sogenannten Pingo handeln. Pingos finden sich – wenn auch in kleinerem Maßstab – in den nördlichen Polarregionen der Erde und entstehen grundsätzlich durch Eis, das sich während der Wintermonate durch abfallende Temperaturen im Untergrund ansammelt und nach oben ausdehnt. Tatsächlich gibt es, so berichtet Russell weiter, wahrscheinlich sogar einen zweiten ähnlichen Berg in der nördlichen Hemisphäre von Ceres. Warum es aber an diesen beiden Orten jeweils nur jeweils einen einzigen solchen Berg – zudem von derartiger Höhe – gibt, kann sich auch der Forscher nicht erklären (…GreWi berichtete).

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Neue Untersuchung der „hellen Flecken“ im Occator-Krater auf Ceres zegen, dass deren Helligkeit unerwarteten Veränderungen unterliegt.
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La Silla (Chile) – Mit dem HARPS-Spektrografen am La Silla-Observatorium der europäischen Südsternwarte ESO in Chile haben Astronomen unerwartete Helligkeitsveränderungen der „hellen Flecken“ auf dem Zwergplaneten Ceres beobachtet.

„Obwohl Ceres von der Erde aus nur als etwas hellerer Lichtpunkt erscheint, zeigt sich bei hochpräzisen Untersuchungen des von Ceres ausgesandten Lichts nicht nur die Veränderung, die man durch die Rotation des Zwergplaneten erwarten würde, sondern auch, dass die Flecken am Tag aufhellen und außerdem noch andere Schwankungen aufweisen“, erläutert die Pressemitteilung der ESO. „Diese Beobachtungen weisen darauf hin, dass die Materie dieser Flecken flüchtig ist und im warmen Sonnenlicht verdunstet.“

Besonders eine Struktur zahlreicher, zusammenhängender heller Flecken im Innern des Ceres-Kraters Occator, reflektiert deutlich mehr Licht als ihre dunklere Umgebung. Die auch als „Ceres-Lichter“ bezeichnete Struktur deutet für Planetenforscher daraufhin, dass Ceres eine deutliche lebhaftere Welt als die meisten seiner Asteroiden-Nachbarn sein könnte.

Die neusten und sehr präzisen Beobachtungen mit dem HARPS-Spektrografen am 3,6-Meter-Teleskop der ESO auf La Silla in Chile haben jetzt nicht nur die Bewegung der Flecken aufgrund der Rotation von Ceres um ihre Achse dokumentiert, sondern auch unerwartete zusätzliche Veränderungen in der Helligkeit der Flecken entdeckt, die darauf hinweisen, dass die Materie in den Flecken immer noch flüchtig ist und im Sonnenlicht verdunstet.

Paola Molaro vom INAF-Astronomischen Observatorium in Trieste, ist die Erstautorin der jetzt im Fachmagazin „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ veröffentlichten Studie und erläutert: „Als die Dawn-Raumsonde die mysteriösen hellen Flecken auf der Oberfläche von Ceres zeigte, dachte ich sofort an die möglichen messbaren Effekte von der Erde aus. Wenn Ceres rotiert, nähern sich die Flecken der Erde und entfernen sich wieder, was das Spektrum des reflektierten Sonnenlichts beeinflusst, das die Erde erreicht.“

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Die „Ceres-Lichter“ im Innern des 92 Kilometer durchmessenden Occator-Kraters auf Ceres in der nun höchsten Auflösung von 35 Metern pro Bildpunkt.
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Woodlands (USA) – Nach wochenlangem Warten auf die neusten Aufnahmen der hellen Flecken im Innern des Occator-Kraters auf dem Zwergplaneten Ceres, haben die NASA und an der Dawn-Mission ebenfalls beteiligten internationalen Institute jetzt diese Bilder der auch als „Ceres-Lichter“ bezeichneten Strukturen in der nun höchstmöglichen Auflösung von 35 Metern pro Pixel veröffentlicht. Um was genau es sich bei dem stark reflektiven Material jedoch handelt, ist immer noch rätselhaft.

„Umso detaillierter die Planetenforscher der Dawn-Mission auf Zwergplanet Ceres blicken können, desto rätselhafter – und spannender – wird der Himmelskörper“, resümiert die Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), das gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen das Kamerasystem an Bord der Dawn-Sonde konstruiert und deren Betrieb und Auswertung betreut und unterstützt.



Kontrastverstärkte Detailansichten der hellen Flecken im Occator-Krater.

http://photojournal.jpl.nasa.gov/figures/PIA20350_fig1.jpg
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI


Echtfarb-Aufnahme der „Ceres-Lichter“ im Occator-Krater.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

Die am 22. März veröffentlichten, kontrastverstärkten Echtfarben-Aufnahmen zeigen bläuliches Material an einigen Kratern und Berghängen: „Man könnte zunächst davon ausgehen, dass es sich dabei um Impaktschmelzen handelt, die sich bei der Entstehung der Krater gebildet haben – aber wir sehen das Material auch an Ceres’ höchstem Berg, dem Ahuna Mons (…GreWi berichtete)“, erläutert Prof. Ralf Jaumann vom DLR auf der 47. „Lunar and Planetary Science Conference in Texas. „Außerdem müsste man dieses bläuliche Material dann auch bei allen Kratern sehen.“ Eine exakte Erklärung für dieses Phänomen habe man bislang immer noch nicht.


Offizielle Farbaufnahme von Ceres.
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Die Aufnahmen wurden aus einer Höhe von 385 Kilometern gemacht und zeigen, dass das bläuliche und recht frische Material an den jüngeren Kratern sowie am Berghang von Ahuna Mons zu sehen ist. „Dieses Material bildet Fließstrukturen und geht wahrscheinlich auf eine Interaktion zwischen der direkten Oberfläche und dem darunterliegenden Material zurück.“ Unter der eisfreien Oberfläche von Ceres müsse sich daher eine weitere, andere Schicht befinden. „Es gibt Hinweise darauf, dass diese Schicht unter der obersten Kruste mit Eis und flüchtigen Stoffen angereichert ist.“ An der Oberfläche hingegen wurde bisher kaum Eis entdeckt, da dieses sofort sublimiert, berichtet das DLR weiter.

Die neuen Fotos zeigen komplexe Strukturen und neben mysteriösen hellen Flecken im Kraterinneren sind eine große helle Aufwölbung im Zentrum zu sehen sowie zahlreiche Risse und Brüche. „Dies weist auf geologische Aktivität in der (geologisch) jüngsten Vergangenheit hin – wir müssen aber die Kartierung der Ablagerungen vervollständigen und die Zusammensetzung bestimmen, um so unsere Thesen für die Formation dieser komplexen Strukturen zu testen.“

http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...terial20160420/

Neue HD-Aufnahme offenbart helles Material in Krater auf Ceres:


Kontrastverstärkte Falschfarbendarstellung des Haulani-Kraters auf Ceres.
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Pasadena (USA) – Ein von der NASA veröffentlichtes, hochauflösendes Foto eines Kraters auf dem Zwergplaneten Ceres gibt neue Einblicke auf jenes Material, aus dem die hellen Flecken auf Ceres bestehen, die bereits seit über 10 Jahren Astronomen und Planetenforscher vor ein Rätsel stellen.

Die neue Aufnahme der Dawn-Sonde zeigt den sogenannten Haulani-Krater aus einer Höhe von 385 Kilometern und damit in der für die Sonde höchstmöglichen Auflösung von 35 Metern pro Bildpunkt (Pixel).

Der Krater selbst hat einen Durchmesser von 34 Kilometern und weist an seinen Rändern Hinweise auf Erdrutschungen, sowie eine Zentralerhegung in seinem Zentrum auf. Neben dem auffallend hellen und damit stark reflektiven Material, dass offenbar u.a. durch die Rutschungen freigelegt wurde, zeigt die Falschfarbdarstellung aber auch „blaues“ und damit jüngeres Auswurfmaterial, das strahlenförmig verteilt wurde.

„Der Haulani-Krater weist alle Eigenschaften eines relativ frischen Einschlags auf der Ceres-Oberfläche auf“, kommentiert Martin Hoffmann vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, dessen Team den Betrieb und Auswertung der Dawn-Kamera betreut.

Während die meisten bekannten Einschlagskrater auf der Erde und im restlichen Sonnensystem eine eher kreisrunde Form aufweisen, gehört Haulani zu den Kratern mit einer eher polygonalen Form – sein Rand besteht also vermehrt aus tangential zueinander verlaufenden geraden Rändern. „Der Grund für derartige Ausformungen sonst runder Krater sind geologische Stressmuster im Untergrund, die bereits vor der Entstehung des Kraters vorhanden waren“, erläutern die Dawn-Wissenschaftler.


Der Oxo-Krater.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Ebenfalls veröffentlicht, wurden neue Aufnahmen des Oxo-Kraters, dem zweithellsten Merkmal auf Ceres. Das Besondere dieses nur 10 Kilometern durchmessenden Kraters ist ein auffallend großer Materialeinbruch an seinem Rand. Dieser ermöglicht es den Missionswissenschaftlern die im Boden und der Kruste des Zwergplaneten beinhalteten Mineralien zu untersuchen, die hier in einzigartiger Form an die Oberfläche treten: „Gerade der kleine Oxo-Krater könnte ein Schlüssel zum Verständnis der oberen planetaren Kruste von Ceres sein“, kommentiert denn auch der Hauptuntersucher der Mission, Chris Russell von der University of California in Los Angeles abschließend.

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Die „Ceres-Lichter“ im Innern des 92 Kilometer durchmessenden Occator-Kraters auf Ceres in der nun höchsten Auflösung von 35 Metern pro Bildpunkt.
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Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI
Rom (Italien) – Neue Analysen der auch als „Ceres-Lichter“ bekannten stark reflektiven hellen Flecken im Occator-Krater auf dem Zwergplaneten Ceres zeigen, dass sich hier die stärkste Konzentration von Karbonaten findet, die bislang jenseits der Erde gemessen wurde. Der Nachweis könnte zugleich auf geologisch junge hydrothermale Aktivität auf Ceres hindeuten und den Zwergplaneten auch aus astrobiologischer Sicht interessant werden lassen.

Wie das Team um Maria Cristina De Sanctis vom National Institute of Astrophysics im Rom aktuell in gleich zwei Fachartikeln im Journal „Nature“ (DOI: 10.1038/nature18290 und 10.1038/ngeo2743) berichtet, zählt der Occator-Krater mit einem Alter von rund 80 Millionen Jahren noch zu den jüngeren Kratern auf Ceres. Das auffälligste Oberflächenmerkmal des Zwergplaneten sind die hellen Flecken aus stark reflektivem Material, das die zentrale Erhöhung im Innern des Kraters bedeckt und zudem konzentrische und radiale Strukturen aufweist

Wie die Analysen anhand der Daten der NASA-Sonde „DAWN“ nun zeigen, handelt es sich bei dem am meisten innerhalb dieser hellen Flecken vorkommenden Mineral um Natriumkarbonate und damit um Salze, die auf der Erde in hydrothermalen Umgebungen – etwa im Umfeld heißer Schlote am Ozeanboden – vorkommen.


Die Farbauswertung der neusten Spektralanalysen der „Ceres-Lichter“ im Occator-Krater auf dem Zwergplaneten Ceres zeigen hohe Anteile an Karbonaten (rot), die sich deutlich von den geringen Werten der Umgebung (grau) absetzen.
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Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF

„Dieses Material scheint aus dem Innern von Ceres zu kommen, da es nicht von einem einschlagenden Asteroiden hierher gebracht worden sein kann“, berichten die Wissenschaftler und führen weiter aus: „Die Aufwölbung dieses Materials legt nahe, dass die Temperaturen im Innern von Ceres wärmer sind als bislang angenommen. Der den Krater hervorgerufene Einschlag könnte zwar dazu beigetragen haben, das Material an die Oberfläche zu befördern, aber zugleich waren an diesem Vorgang auch innere Prozesse beteiligt.“

Zudem legen die Auswertung der Spektralanalysen nahe, dass sogar noch vor geologisch betrachtet kurzer Zeit flüssiges Wasser unter der Oberfläche existiert haben muss: „Diese Salze könnten die Überbleibsel eines Ozeans oder lokaler Wasserkörper sein, deren Inhalt an die Oberfläche gelangt war und hier vor Jahrmillionen erstarrte. (…) Die Mineralien, die wir in den hellen Flecken des Occator finden, benötigen auf der Erde Wasser, um auf diese Weise entstehen.“

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Der Kegel des Eisvulkans Ahuna Mons auf Ceres in einer zweifach überhöhten perspektivischen Ansicht. Die hierfür verwendeten Farbaufnahmen wurden im Juni 2016 mit der Dawn Framing Camera aus einer Höhe von 385 Kilometern aufgenommen.
Copyright: NASA/Dawn
Pasadena (USA) – In sechs Fachartikel widmen sich internationale Wissenschaftler den neusten Datenauswertungen der Erkundung des Zwergplaneten Ceres durch die NASA-Sonde „Dawn“ und liefern darin neue Erkenntnisse über den pyramidenförmigen Bergkegel Ahuna Mons, große Mengen an Wassereis an der Ceresoberfläche. Die neuen Erkenntnisse eröffnen auch neue Perspektiven für die Entstehung von Leben auf anderen Himmelskörpern in unserem Planetensystem.

Während bereits frühere Untersuchungen, die mit dem am Max-Plank-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) gebauten wissenschaftlichen Kamera-System an Bord der Sonde durchgeführt wurden, zeigten, dass es im Inneren von Ceres gefrorenes Wasser geben muss, zeigen die neuen Daten, das dieses Wassereis unter anderem in teilweise großen Mengen in einigen helleren Gebieten auch an die Oberfläche tritt. Offenbar war Ceres also noch in jüngerer geologischer Vergangenheit geologisch aktiv.

„Wasser hat somit nicht nur, wie bislang angenommen, in großen Mengen in den kältesten äußeren Regionen unseres Sonnensystems überdauert, sondern auch im vergleichsweise nahen Asteroidengürtel“, erläutern die Wissenschaftler in der MPS-Pressemitteilung und erklären weiter, dass „dadurch auch neue Perspektiven für die Entstehung von Leben auf anderen Himmelskörpern in unserem Planetensystem eröffnet werden, denn flüssiges Wasser gilt als Grundvoraussetzung für die Entstehung von Leben wie wir es kennen.“

Schon zuvor hatten Forscher, etwa in den mit dem ESA-Weltraumteleskop „Herschel“ gewonnenen Spektren zeitweise Wassermoleküle oberhalb der Oberfläche von Ceres nachgewiesen (…GreWi berichtete) und auch die Dawn-Kameras selbst Wasserdunst im und über dem Occator-Krater fotografiert (…GreWi berichtete).

Die neue Dawn-Datenauswertung zeigt nun, dass helle Flecken in dem rund 10 Kilometer großen Krater Oxo wahrscheinlich aus Eis bestehen, das an der Oberfläche frei liegt. “Es lässt sich jedoch nicht ausschließen, dass es sich zumindest teilweise um Wasser handelt, das in den Mineralen gebunden ist, die die Gesteine auf Ceres’ Oberfläche bilden“, erklärt Dr. Andreas Nathues vom MPS und wissenschaftlicher Leiter des Kamera-Teams von Dawn. „Schon bei früheren Untersuchungen haben wir vermutet, dass dort Wasser in großen Mengen vorhanden sein muss”.


Wassereis bildet helle Flecken im Ceres-Krater Oxo.
Copyright: NASA/Dawn

Die Wissenschaftler untersuchten auch die Morphologie der Einschlagkrater auf Ceres. Demnach unterscheiden sich kleine und große Krater stark in ihrer Morphologie: „Während kleine Krater in der Regel eine einfache runde Form mit einem schüsselförmigen Kraterboden aufweisen, zeigen die größeren Krater komplexe Strukturen.“ Zwar sei dies nichts Ungewöhnliches und werde auch auf anderen Himmelskörpern beobachtet. Interessant sei aber, dass aus der Kratergröße, bei der der Übergang von der einen zur anderen Kraterform erfolge, auf die physikalischen Eigenschaften des Bodenmaterials geschlossen werden könne: „Der Übergang von einfachen zu komplexen Kratern erfolgt bei Ceres bei etwa 10 Kilometern Größe”, berichtet Nathues weiter. „Dies zeigt, dass die äußeren Schichten von Ceres weder aus reinem Eis noch aus reinem Gestein bestehen können, stattdessen muss es sich um eine Mischung aus Eis und Gestein handeln.“ Außerdem habe Ceres eine vergleichsweise geringe Dichte, die sich ebenfalls nicht mit reinem Gesteinsmaterial erklären lasse. „Gemeinsam mit den Modellen für den inneren Aufbau von Ceres zeigen diese Ergebnisse, dass der Zwergplanet einen festen Gesteinskern in seinem Zentrum besitzt, der von einem Mantel und einer Kruste überlagert wird, die aus Gesteinsmaterial und gefrorenem Wasser bestehen.

Für eine weitere Überraschung sorgte erneut der als „helle oder weiße Ceres-Pyramide“ bekannt gewordene und tatsächlich an eine Pyramide erinnernde, fünf Kilometer hohe Bergkegel Ahuna Mons (s. Abb.o.), der sich deutlich von seiner sonst flachen Umgebung abzeichnet (…GreWi berichtete: A, B, C).

Nachdem NASA-Wissenschaftler zuvor vermutet hatten, dass es sich dabei um eine Art Pingo handelt, sei es nun ziemlich wahrscheinlich, dass es sich bei Ahuna Mons um einen Eis- bzw. Kryovulkan handelt: „Seine Form ähnelt irdischen Vulkanen. Auf Ceres handelt es sich jedoch nicht um silikatischen Vulkanismus bestehend aus einer heißen Gesteinsschmelze, so wie wir es auf der Erde kennen, sondern um Kryovulkanismus, bei dem Wasser die Schmelze bildet. (…) Die von Ahuna Mons ausgeworfene Lava besteht aus flüssigen Wasser, Eis, silikatischen Partikeln sowie im Wasser gelösten Salzen“ erläutert mit Dr. Thomas Platz ein wissenschaftliche Mitarbeiter im MPS Kamerateam, der maßgeblich an der Studie beteiligt war. „In der Umgebung des Bergkegels befinden sich vergleichsweise wenige Einschlagkrater, woraus sich ein Alter von nur etwa 70 bis 200 Millionen Jahren ableiten lässt. Der Vulkan ist somit wesentlich jünger als Ceres selbst, die nach unserem gegenwärtigen Kenntnisstand vor rund 4,6 Milliarden Jahren gemeinsam mit den übrigen Himmelskörpern unseres Planetensystems entstanden ist.“

Nachdem sich „Dawn“ der Planetenoberfläche zeitweise bis auf nur noch 385 Kilometer angenähert hat und dabei Bilder mit einer Abbildungsgenauigkeit von 35 Metern pro Bildpunkt zur Erde funkte, wird der Abstand zur längerfristigen Erforschung des Zwergplaneten derzeit wieder vergrößert.

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Aufnahmen der „Ceres-Lichter“ vom 17. Oktober 2016.
Copyright: NASA/JPL-Caltec/UCLA/MPS/DLR/IDA
Pasadena (USA) – Im Rahmen ihrer Erkundung des Zwergplaneten Ceres ist die NASA-Sonde „Dawn“ derzeit unterwegs zu einer neuen, erhöhten Umlaufbahn in 7.200 Kilometern Entfernung zur Oberfläche. Zu Beginn dieses Aufstiegs hat die Sonde noch einmal neue Aufnahmen von Oberflächenstrukturen aus bislang unbekannten Perspektiven erstellt – darunter auch eine neue Ansicht der auch als „Ceres-Lichter“ bezeichneten hellen Flecken im Innern des Occator-Kraters.

Die neuen Aufnahmen stammen vom 17. Oktober 2016 und zeigen die hellen Orte im Innern des Kraters direkt neben Resten eines Zentralberges aus einer Entfernung von 1.480 Kilometern mit einer Auflösung von 140 Metern pro Bildpunkt.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung deuten diese stark reflektiven Strukturen mittlerweile als Anzeichen jüngerer geologischer Aktivität. Die Forscher vermuten, „dass das helle Material überwiegend aus Karbonaten besteht (…GreWi berichtete)“, erläutert das Institut und führt weiter aus: „Diese könnten beim Einschlag, der den Krater einst formte, als Teil einer Lösung aus der Tiefe empor gequollen sein. Während das Wasser nach und nach verdunstete, blieben die karbonatreichen Reste zurück.“




Zugleich präsentieren die Dawn-Forscher eine neue Echtfarb-Ansicht des Zwergplaneten auf der Grundlage von Daten aus dem Jahr 2015. Diese zeigt den Zwergplaneten, wie er farblich einem menschlichen Raumfahrer erscheinen würde.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Anfang Dezember soll die Sonde eine Höhe von 7.200 Kilometern erreichen und von dort aus Messungen mit dem Instrument GraND, einem Detektor für Gamma-Strahlung und Neutronen durchführen.

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Helle Flecken auf Zwergplanet Ceres: Forscher vermuten eisigen Vulkan:


Ein auf der Datengrundlage der Dawn-Mission erstellter, simulierter Blick auf den Occator-Krater auf Ceres.
Copyright: DLR, CC-BY 3.0
Berlin (Deutschland) – Seit das Weltraumteleskop „Hubble“ 2003 Ceres erstmals ins Visier genommen hatte, rätseln Wissenschaftler über einen mysteriösen „hellen Fleck“ auf der Oberfläche des Zwergplaneten. Die Raumsonde „Dawn“ lieferte Anfang 2015 dann erstmals die Erkenntnis, dass es sich dabei um stark reflektives Material im Innern eines Ceres-Kraters handelt. Aus was genau die auch als „Ceres-Lichter“ bezeichneten Flecken jedoch bestanden und woher sie stammen, ist bis heute noch nicht ganz klar. Jetzt präsentieren an der „Dawn“-Mission beteiligte Forscher neue Erkenntnisse, eine auf den Daten der Sonde basierenden simulierten Überflug über den Krater und erstmals auch einen wissenschaftlichen Namen für die hellen Flecken.

Mit einem Durchmesser von 92 Kilometern ist der Occator-Krater größer als der Krater Tycho auf dem Mond – der selbst von der Erde aus mit dem bloßen Auge als heller Fleck zu erkennen ist. Seine Wände ragen mit bis zu 2000 Metern höher empor als die Eiger-Nordwand in den Berner Alpen. „Der Einschlag, der diesen Krater entstehen ließ, hat sehr wahrscheinlich eine Verbindung zum tieferen Untergrund geschaffen – und so konnte vermutlich ein Gemisch aus Eis, Schlamm und Salz durch Spalten in der Kruste nach oben steigen“, erläutert der Planetenforscher Prof. Ralf Jaumann vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und Mitglied im Kamera-Team der US-amerikanischen Dawn-Mission.

Die Forscher sind sich sicher, dass die hellen Flecken aus kalkhaltigem Salz bestehen, das als Rückstand dieses kraterbildenden Prozesses zurückblieb: „Es hat also eine Art vulkanischer Tätigkeit stattgefunden – allerdings nicht mit geschmolzenem Gestein, sondern mit einem geschmolzenem Eis-Schlamm-Gemisch“, so die DLR-Forscher, die ihre detaillierten Ergebnisse, einen simulierten Überflug über Occator sowie weitere Bilder auf einer Pressekonferenz am 15. Dezember 2016 auf dem Jahrestreffen der American Geophysical Union (AGU) präsentieren.

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Bausteine des Lebens auf Zwergplanet Ceres entdeckt:


Falschfarbendarstellung der Ceres-Oberfläche.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
San Antonio (USA) –Die NASA-Sonde „Dawn“ hat auf dem Zwergplaneten Ceres Regionen ausgemacht, die reich an organischen Stoffen sind. Die Forscher schließen, dass diese Stoffe aus dem Planeteninnern stammen und nicht von außen zugeführt wurden – das wiederum könnte Ceres zu einem weitren hoffnungsvollen Kandidaten für außerirdisches Leben im Sonnensystem machen.

Wie das Team um Dr. Simone Marchi vom Southwest Research Institute (SRI) aktuell im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.aaj2305) berichtet, handele es sich um lokale hohe Konzentrationen der organischen Stoffe in der Umgebung des 50 Kilometer durchmessenden Ernutet -Kraters auf der Nordhalbkugel des Zwergplaneten.

„Diese Entdeckung hat aus astrobiologischer Sicht weite Konsequenzen“, so Marchi und führt weiter aus: „Gemeinsam mit dem bereits zuvor entdeckten Wassereis, ammoniakhaltigen wässrigen Mineralien, Kohlenstoff und Salzen bilden diese Stoffe die Schlüsselzutaten des Lebens.“


Starke Konzentrationen (a-f) organischen Stoffe rund um den Ernutet-Krater auf den Zwergplaneten Ceres.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF/MPS/DLR/IDA

Zudem weist Ceres deutliche Anzeichen für allgegenwärtige hydrothermale Aktivitäten, wässrige Veränderungen und flüssige Bewegungen unterhalb der eisigen Oberfläche auf. „Die organischen Stoffe an der Oberfläche könnten also auch das Ergebnis innerer Prozesse sein“, so die Forscher.

In weiteren Untersuchungen wollen die Dawn-Wissenschaftler nun Wege suchen, wie dieses Material aus dem Planeteninneren in jenen Mustern an die Oberfläche treten könnte, wie sie jetzt identifiziert wurden.

Planetenwissenschaftler gehen davon aus, dass Ceres vor rund 4,5 Milliarden Jahren – also schon im frühn Sonnensystem – entstand. Von der Untersuchung der nun entdeckten organischen Stoffe erhoffen sich die Wissenschaftler auch Antworten auf Fragen zu Herkunft, Evolution und Verteilung organischer Arten im Sonnensystem.

Schon 2015 hatte der Planetenwissenschaftler Jian-Yang Li Planetary Science Institute auf dem Jahrestreffen der American Geophysical Union erläutert, dass Leben auf Ceres durchaus möglich wäre (…GreWi berichtete):

„Leben, wie wir es (von der Erde) kennen, benötigt drei Hauptzutaten: Flüssiges Wasser, eine Energiequelle und bestimmte chemische Bausteine (im irdischen Fall Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel).“

Ceres verfüge über diese Zutaten: Einen felsigen Kern und einen planetaren Mantel aus Wassereis und auf seiner Oberfläche wurden bereits weitere wässrige Mineralien geortet. „Tatsächlich sieht es so aus, als bestehe der nur 950 Kilometer durchmessende Zwergplanet Ceres zu 40 Prozent aus Wasser. Damit wäre Ceres neben der Erde eines der größten Wasserreservoire im inneren Sonnensystem.“ Allerdings sei es derzeit noch unklar, in welcher Form dieses Wasser vorhanden ist und ob es auf Ceres überhaupt Wasser in flüssiger Form gibt.

Was die Energiequelle anbetrifft, so erhält der Zwergplanet trotz seines Abstandes von 2,8 Astronomischen Einheiten (1 AE/AU = Abstand Erde-Sonne) immerhin noch mehr Sonnenenergie als die deutlich weiter entfernten Monde von Jupiter und Saturn. Während die Gezeitenkräfte ihrer Mutterplaneten das Innere von Europa und Enceladus verflüssigen und gewaltige Ozeane flüssigen Wassers unter kilometerdicken Eispanzern entstehen lassen, weist auch die erst im vergangenen Frühjahr gemachte Entdeckung von Wasserdampf in der dünnen Ceres-Atmosphäre auf unter einem Eispanzer verborgenen Ozeane flüssigen Wassers hin (…GreWi berichtete). Gezeitenkräfte können hier jedoch nicht für die Verflüssigung von Eis verantwortlich sein. Wie schon auf Enceladus und Europa könnte dieses Wassereis durch Fontänen in die Atmosphäre gepresst werden. Allerdings könnte der Wasserdampf auch durch vom Sonnenlicht aufgetautes Oberflächeneis stammen, so Li.

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„Ceres-Lichter“ sind wohl Reste eines jungen Kryovulkans:


Falschfarbendarstellung der hellen Flecken im Innern des Occator-Kraters auf Ceres
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI
Göttingen (Deutschland) – Nach der Analyse hochaufgelöster Aufnahmen des Occator-Kraters auf dem Zwergplaneten Ceres kommen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es sich bei den auch als „Ceres-Lichter“ bezeichneten, stark reflektiven Strukturen im Innern des Kraters um die Reste eines einstigen Eisvulkans und damit um Anzeichen lang-anhaltender geologischer Aktivität auf Ceres handelt.

Während die Forscher schon zuvor vermutet hatten, dass es sich bei den „hellen Flecken“ um einen einstigen Kryovulkan handeln könnte (…GreWi berichtete), haben die Wissenschaftler um Andreas Nathues vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) nun mittels der Zählung von kleineren, durch spätere Einschläge entstandenen Kratern erstmals das Alter des hellen Materials bestimmt, das hauptsächlich aus Ablagerungen spezieller Mineralsalze besteht: „Mit etwa vier Millionen Jahren sind diese Ablagerungen rund 30 Millionen Jahre jünger als der Krater selbst. Dies sowie die Verteilung und Beschaffenheit des weißen Materials innerhalb des Kraters sprechen dafür, dass dort über einen langen Zeitraum und bis in jüngste Zeit immer wieder eine salzhaltige Lösung eruptiv aus der Tiefe aufgestiegen ist. Ceres ist somit der sonnennächste Körper mit kryovulkanischer Aktivität.“

Der Occator-Krater selbst befindet sich auf der Nordhalbkugel von Ceres und hat einen Durchmesser von 92 Kilometern. In seinem Zentrum findet sich eine Senke mit einem Durchmesser von etwa 11 Kilometern, an deren Rändern stellenweise gezackte Berge und Steilhänge emporragen. Noch weiter im Innern tritt eine helle domförmige Kuppe 400 Meter hoch empor, drei Kilometer im Durchmesser und durchzogen von Rissen.

„Diese Kuppe enthält das hellste Material auf Ceres“, erläutert MPS-Wissenschaftler Thomas Platz. Forscher nennen das helle Material in der zentralen Senke „Cerealia Facula“. VIR-Daten zeigen, dass das Material reich an bestimmten Salzen, so genannten Karbonaten, ist. Da spätere Einschläge kleinerer Brocken in diesem Bereich kein anderes Material aus der Tiefe freilegten, sei es gut möglich, dass die Kuppe vollständig aus hellem Material besteht, erläutern die Forscher weiter. Die vereinzelten hellen Flecken (Vinalia Faculae), die sich weiter außen im Kraterboden befinden, sind deutlich blasser, bilden eine dünnere Schicht und entpuppen sich bei genauer Analyse der VIR- und Kameradaten als Mischung aus Karbonaten und dunklem Umgebungsmaterial.


Hochauflösende Aufnahme des größten der hellen Flecken, der sogenannten Cerealia Facula.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

Nathues und Kollegen deuten die zentrale Senke mit ihrem zum Teil bergigen, zerklüfteten Rand als Überbleibsel eines früheren Zentralberges: „Der Zentralberg entstand als Folge des Einschlags, der den Occator-Krater vor etwa 34 Millionen Jahren schuf, und kollabierte später. Die Kuppe aus hellem Material ist mit 4 Millionen Jahren deutlich jünger. „Alter und Aussehen des Materials, das die helle Kuppe umgibt, deuten darauf hin, dass sie durch einen wiederkehrenden, eruptiven Prozess entstanden ist, der zum Teil auch Material nach weiter außen in die Senke geschleudert hat. (…) Ein einzelnes eruptives Ereignis ist eher unwahrscheinlich.“


Hochauflösende Aufnahme der kleinen hellen Nebenflecken im Occator, der sogenannten Vinalia Facula.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

Für diese Theorie der MPS-Wissenschaftler spreche auch ein Blick ins Jupitersystem: Auf den Monden Callisto und Ganymed finden sich ähnliche Erhöhungen. Forscher werten auch diese als Vulkankuppen und somit als Anzeichen von Kryovulkanismus.

Anhand ihrer Beobachtungen zeichnen die MPS-Wissenschaftler folgendes Bild ähnlich aktiver Prozesse auch auf Ceres: „Der große Einschlag, der den riesigen Occator Krater in die Oberfläche des Zwergplaneten riss, muss alles ursprünglich in Gang gesetzt und die spätere kryovulkanische Aktivität ausgelöst haben“, so Nathues und führt weiter aus: „Durch den Einschlag konnte die Salzlösung, die Forscher entweder flächig oder vereinzelt unter dem Gesteinsmantel des Zwergplaneten vermuten, näher an die Oberfläche treten. Der geringere Druck ließ Wasser und gelöste Gase wie Methan und Kohlendioxid entweichen, die sich auf ihrem weiteren Weg nach oben ein System aus Schloten bahnten. An der Oberfläche bildeten sich daraufhin Risse, durch die die übersättigte Lösung eruptiv aus der Tiefe austreten konnte. Die abgelagerten Salze formten nach und nach die heutige Kuppe.“

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...eglich20171024/

Leben auf Zwergplanet Ceres möglich:


Falschfarbendarstellung des Zwergplaneten Ceres mit Blick auf den zentralen Occator-Krater.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Boulder (USA) – Seit die NASA-Raumsonde “Dawn” auf der Oberfläche des größten Objekts im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, organische Stoffe nachweisen konnte, rätselten Wissenschaftler über dessen Herkunft. Neue Daten bestätigen nun frühere Ergebnisse, wonach das Material aus dem Innern des Zwergplaneten Ceres selbst stammt. Das hat möglicherweise faszinierende Konsequenzen für mögliches Leben auf dem Zwergplaneten. Die NASA hat derweil die Mission verlängert und will die Sonde so nahe an die Planetenoberfläche bringen wie nie zuvor.

“Die Entdeckung der lokal stark konzentrierten organischen Materialien, etwa im Ernutet-Krater, stellte uns vor ein spannendes Rätsel”, kommentiert Dr. Simone Marchi, einer der leitenden Wissenschaftler der Mission vom Southwest Research Institute (SwRI) auf dem Jahrestreffen der American Astronomical Society’s 49th Division for Planetary Sciences in Provo. Unklar war bislang, ob dieses Material bereits Teil des Zwergplaneten während dessen Entstehung war und damit durch innere Prozesse synthetisiert wurde, oder von außen, mit Asteroiden und Kometen, auf die Oberfläche von Ceres gelangte.

Ceres selbst entstand vor rund 4,5 Milliarden Jahren, weshalb sich die Wissenschaftler von der Erforschung er organischen Stoffe auf seiner Oberfläche wichtige Informationen über den Ursprung, die Entwicklung und Verteilung dieser und ähnlicher organischer Materialien im Sonnensystem erhoffen. “Es ist die Position von Ceres an der Grenze zwischen dem inneren und äußeren Teil unseres Sonnensystems, sowie seine faszinierende Komposition aus Tonerdeböden, Natrium- und Ammoniumkarbonaten und Silikatmineralien, die eine wirklich komplexe chemische Evolution nahelegen”, erläutern die SwRI-Wissenschaftler und führen dazu weiter aus: “Die Rolle von organischen Stoffen in dieser Evolution gibt uns bislang noch einige Rätsel auf, hat aber wichtige astrobiologische Auswirkungen.”

Nachdem zunächst angenommen wurde, dass diese Stoffe von außen auf den Zwergplaneten gelangten, bestätigte sich nun anhand von Simulationen unterschiedlicher Einschlagsszenarien, das kometenartig einschlagende Projektile derart große Geschwindigkeiten aufweisen, dass alle in solchen Körpern für gewöhnlich enthaltenen Stoffe schon durch die Kompression beim Einschlag zerstört werden oder anderweitig verloren gehen würden. Hingegen könnten sich während langsamerem Asteroideneinschlägen 20 bis 30 Prozent des vorherigen organischen Materials im Einschlagskörper erhalten – besonders dann, wenn es sich um kleinere Körper mit falchen Einschlagswinkeln handelt. Da aber auch diese die lokale Verteilung der Stoffe auf Ceres selbst nicht wirklich erklären könnten, deuten die Forscher die neuen Daten derart, dass die organischen Materialien schon immer Teil des Zwergplaneten waren.


Die Verteilung organischer Materialien im Ceres-Krater Ernutet
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/ASI/INAF/MPS/DLR/IDA

Damit bestätigen die SwRI-Wissenschaftler ihre eigenen früheren Einschätzungen (…GreWi berichtete): “Diese Entdeckung hat aus astrobiologischer Sicht weitreichende Konsequenzen”, erklärte Marchi bereits im Frühjahr und führte damals weiter aus: “Gemeinsam mit dem bereits zuvor entdeckten Wassereis, ammoniakhaltigen wässrigen Mineralien, Kohlenstoff und Salzen bilden diese Stoffe die Schlüsselzutaten des Lebens.”

Zudem weise Ceres deutliche Anzeichen für allgegenwärtige hydrothermale Aktivitäten, wässrige Veränderungen und flüssige Bewegungen unterhalb der eisigen Oberfläche auf. “Die organischen Stoffe an der Oberfläche könnten also auch das Ergebnis innerer Prozesse sein”, so die Forscher.

Hintergrund: Leben auf Ceres möglich!
Planetenwissenschaftler gehen davon aus, dass Ceres vor rund 4,5 Milliarden Jahren – also schon im frühen Sonnensystem – entstand. Von der Untersuchung der nun entdeckten organischen Stoffe erhoffen sich die Wissenschaftler auch Antworten auf Fragen zu Herkunft, Evolution und Verteilung organischer Materialien im Sonnensystem.

Schon 2015 hatte der Planetenwissenschaftler Jian-Yang Li Planetary Science Institute auf dem Jahrestreffen der American Geophysical Union erläutert, dass Leben auf Ceres durchaus möglich wäre (…GreWi berichtete): “Leben, wie wir es (von der Erde) kennen, benötigt drei Hauptzutaten: Flüssiges Wasser, eine Energiequelle und bestimmte chemische Bausteine (im irdischen Fall Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel).”

Ceres verfüge über diese Zutaten: Einen felsigen Kern und einen planetaren Mantel aus Wassereis und auf seiner Oberfläche wurden bereits weitere wässrige Mineralien geortet. “Tatsächlich sieht es so aus, als bestehe der nur 950 Kilometer durchmessende Zwergplanet Ceres zu 40 Prozent aus Wasser. Damit wäre Ceres neben der Erde eines der größten Wasserreservoire im inneren Sonnensystem.” Allerdings sei es derzeit noch unklar, in welcher Form dieses Wasser vorhanden ist und ob es auf Ceres überhaupt Wasser in flüssiger Form gibt.

Was die Energiequelle anbetrifft, so erhält der Zwergplanet trotz seines Abstandes von 2,8 Astronomischen Einheiten (1 AE/AU = Abstand Erde-Sonne) immerhin noch mehr Sonnenenergie als die deutlich weiter entfernten Monde von Jupiter und Saturn. Während die Gezeitenkräfte ihrer Mutterplaneten das Innere von Europa und Enceladus verflüssigen und gewaltige Ozeane flüssigen Wassers unter kilometerdicken Eispanzern entstehen lassen, weist auch die erst im vergangenen Frühjahr gemachte Entdeckung von Wasserdampf in der dünnen Ceres-Atmosphäre auf unter einem Eispanzer verborgenen Ozeane flüssigen Wassers hin (…GreWi berichtete). Gezeitenkräfte können hier jedoch nicht für die Verflüssigung von Eis verantwortlich sein. Wie schon auf Enceladus und Europa könnte dieses Wassereis durch Fontänen in die Atmosphäre gepresst werden. Allerdings könnte der Wasserdampf auch durch vom Sonnenlicht aufgetautes Oberflächeneis stammen, so Li.

In weiteren Untersuchungen wollen die Dawn-Wissenschaftler nun Wege suchen, wie dieses Material aus dem Planeteninneren in jenen Mustern an die Oberfläche treten könnte, wie sie jetzt identifiziert wurden.

Während “Dawn” sich Ceres bislang bereits bis auf 385 Kilometer angenähert hatte, soll sich die Raumsonde demnächst in eine stark elliptische Umlaufbahn um das größte Objekt im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter eintreten und sich auf dieser der Planetenoberfläche um bis zu 200 Kilometer nähern. Die Forscher des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, die vor wenigen Tagen die Fortsetzung der Mission auf unbestimmte Zeit bekannt gaben, erhoffen sich davon auch weitere wichtige Informationen über die Zusammensetzung der äußersten Schicht des Zwergplaneten.

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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...-ceres20171027/

Dawn-Sonde findet urzeitlichen Ozean auf dem Zwergplaneten Ceres:


Die von Dawn ermittelten Daten zur Gravitationsmessung von Ceres, übertragen auf eine Aufnahme des Zwergplaneten.
Copyright: Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Pasadena (USA) – Neue Daten der NASA-Sonde “Dawn” belegen: Die Kruste des Zwergplaneten aus einem Gemisch aus Eis, Salzen und gelösten Mineralien, wie sie geologischer Aktivität ausgesetzt waren. Offenbar handelt es sich bei der Planetenkruste damit um die Reste eines urzeitlichen Ozeans. Jetzt rätseln die NASA-Wissenschaftler darüber, ob es unterhalb der Kruste noch heute flüssige Reste dieses einstigen Ozeans gibt.

Da die vorerst von einer direkten Landung auf Ceres absieht, um eine Kontamination mit irdischen Organismen zu vermeiden, nutzen NASA-Wissenschaftler die Schwerkraftmessungen mittels der Dawn-Sonde, deren Mission erst kürzlich verlängert wurde (…GreWi berichtete), um anhand dieser auf die innere Struktur und den Aufbau des Zwergplaneten zu schließen.

Wie das Team um Anton Ermakov vom Jet Probulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell im “Journal of Geophysical Research” (DOI: 10.1002/2017je005302) berichtet, deuten auch diese Daten auf ein geologisch aktives Inneres von Ceres hin – wenn nicht heute noch, dann doch ganz sicher noch in der geologisch jüngeren Vergangenheit. “Die drei bekanntesten Krater, Occator (die Heimat der sog. Ceres-Lichter), Kerwan und Yalode, sowie der pyramidale Berg Ahuna Mons (…GreWi berichtete) weisen allesamt Gravitations-Anomalien auf, also deutliche Abweichungen von den zu erwartenden Modellwerten zur Schwerkraft des Zwergplaneten. Diese Anomalien führen die Forscher auf Strukturen im Untergrund zurück, die vermutlich von unterschiedlichen Arten von Kryovulkanismus (Eisvulkane) verursacht wurden.”


Animation der Ceres-Oberfläche (links) im Vergleich zu den von Dawn gemessenen Gravitationsanomalien.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Die Dichte der Planetenkruste ist zudem relativ gering und gleiche eher der von Eis als von Gestein. Laut einer Studie des Dawn-Wissenschaftlers Michael Bland von der U.S. Geological Survey sei dieses Eis aber zu weich, als dass es sich um den Hauptbestandteil der starken Kruste handeln könnte. “Wie kann es also sein, dass die Kruste so leicht wie Eis, zugleich aber so stark ist?”

Der Antwort auf diese Frage hat sich dann ein anderes NASA-Team gewidmet und anhand von Modellberechnungen untersucht, wie sich die Ceres-Oberfläche mit der zeit entwickelt hat. Wie das Team um Roger Fu von der Harvard University in Cambridge im Fachjournal “Earth and Planetary Science Letters” berichtet, könnte eine starke, von Gestein dominierte Kruste über 4,5 Milliarden Jahre lang unverändert bestehen, während eine eis- und salzreiche Kruste sich mit der Zeit verformt.

Übertragen auf die bislang zu Ceres bekannten Daten, schließen die Forscher um Fu, dass die Cereskruste aus einem Gemisch aus Eis, Salzen, Fels und einer zusätzlichen Komponente besteht, bei der es sich wahrscheinlich um Gashydrate handelt, also um in einem festen Aggregatzustand vorliegende Einschlussverbindungen, die aus Gas – etwa den Edelgasen (Argon, Krypton, Xenon), Chlor, Brom, aromatischen Kohlenwasserstoffen oder Alkanen und Wasser bestehen. “Diese Struktur ist 100 bis 1000 mal stärker als einfaches Wassereis, obwohl sie eine ganz ähnliche Dichte besitzt”, so die Forscher.


Computergeneriertes Bild von Ahuna Mons auf der Grundlage der Dawn-Daten, zweifach überhöht.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Vor diesem Hintergrund glauben die Wissenschaftler, dass Ceres einst noch sehr viel mehr ungewöhnliche Oberflächenmerkmale, wie den Pyramidenberg Ahuna Mons, besaß, dass diese aber mit der Zeit errodierten. Damit dies jedoch passieren kann, muss die starke Kruste auf einer deformierbaren Schicht lagern, wie sie laut Fu und Kollegen heute noch Flüssigkeit enthalten könnte.

Die Forscher vermuten, dass Ceres einst von einen globalen Wasserozean bedeckt, der seit vier Milliarden Jahren zu Eis gefroren und im Innern der Eis-Salz-Gashydratkruste gebunden ist. Dieses Bild stimmt denn auch mit der thermalen Planetenentwicklung von Ceres überein, das zugleich aber ebenfalls die Vorstellung eines unter der Kruste verborgen liegenden Ozeans als Reste des einstigen Oberflächenozeans stützt.

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Erstmals alle Zutaten des Lebens im Innern von Ceres-Meteoriten entdeckt


Ein blauer Kristall aus dem Innern eines Meteoriten, der 1998 in Marokko niederging. In seinem Innern fanden Wissenschaftler jetzt erstmals komplexe organische Verbindungen gemeinsam mit Spuren flüssigen Wassers.
Copyright/Quelle: Queenie Chan/The Open University, UK
London (Großbritannien) – In zwei Meteoriten, die – unabhängig voneinander – 1998 zur Erde fielen und aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter stammen, haben Wissenschaftler erstmals neben einer Vielzahl der für das Leben auf der Erde notwendigen komplexen organischen Verbindungen auch flüssiges Wasser nachgewiesen. Mit der Entdeckung erhöhe sich die Wahrscheinlichkeit für außerirdisches Leben schon in unserem eigenen Sonnensystem, so das internationale Forscherteam. Als Ursprung der Meteoriten vermuten die Wissenschaftler den Zwergplaneten Ceres.

Wie die Wissenschaftler um Queenie Chan von der Londoner The Open University und David Kilcoyne vom Berkeley National Laboratory aktuell im Fachjournal “Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.aao3521) berichten, fanden sich die Bausteine des Leben im Innern kleiner blauer und violetter Salz-Kristalle im Innern der beiden Meteoriten. Die Untersuchungen offenbarten mit dem Zwergplaneten bzw. größten Körper im Asteroidengürtel Ceres und dem Asteroiden Hebe auch die wahrscheinlichste Herkunft der beiden Meteoriten.

Die Entdeckung nahezu aller für das irdische Leben notwendigen Zutaten in den Meteoriten offenbare “faszinierende Möglichkeiten für die Existenz außerirdischen Lebens in direkter Nachbarschaft zur Erde”, so Kilcoyne. “Diese Entdeckung ist wie eine Fliege im Bernstein.”

Zu den in den Meteoriten entdeckten chemischen Komponenten gehören neben Kohlenwasserstoffen und Aminosäuren, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff. “Dass wir diese Komponenten gemeinsam mit flüssigem Wasser im Innern von Meteoriten aus dem Asteroidengürtel finden, ist zwar noch kein Beweis für außerirdisches Leben, aber dennoch schon von grundlegender Bedeutung für die Frage nach der Herkunft des Lebens und komplexer Verbindungen im All”, kommentiert Chan und fügt erläuternd hinzu: “Wir haben hier jene Zutaten vor uns, die zur Entstehung von Leben führen können, hinzu auch noch Aminosäuren, aus denen die Proteine bestehen.”

Sollte Leben in irgendeiner Form schon im frühen Sonnensystem existiert haben, so erhöhe die aktuell beschriebene Entdeckung zudem die “Wahrscheinlichkeit, dass auch Lebensformen und/oder zumindest Biomoleküle” im in Innern von Meteoriten eingeschlossenen Salzkristallen gefunden werden könnten”. Zumindest die mikroskopischen Spuren flüssigen Wassers datieren die Autoren der aktuellen Studie auf ein Alter von rund 4,5 Milliarden Jahre und damit ganz in die Nähe der Geburt unseres Sonnensystems.

Die Ähnlichkeit der in den beiden Meteoriten gefundenen Kristalle, die zum einen im März 1998 in Texas und zum anderen im August des gleichen Jahres in Marokko niedergegangen waren, lege nahe, dass sich die Umlaufbahnen ihre Mutterkörper einst gekreuzt und sie dabei Material ausgetauscht haben. Hierfür finden sich auch in den untersuchten Meteoriten direkte Impakt-Hinweise.

Auf diese Weise könnten organische Materialien von einem Mutterkörper auf den anderen und Schlussendlich auch zur Erde gelangt sein. Als mögliche Quelle der organischen Chemie diskutieren die Autoren der Studie Eisvulkane auf Ceres: “Alles deutet daraufhin, dass der Ursprung des Lebens überall sein könnte”, so Chan. “Es gibt eine große Bandbreite organischer Komponenten im Innern dieser Meteoriten, darunter auch sehr primitive Arten von organischen Materialien, wie sie wahrscheinlich die organische Zusammensetzung des sehr frühen Sonnensystems abbilden.”

Schon jetzt haben die Forscher ein Auge auf weitere Meteoriten geworfen, wie sie zwar schon länger an unterschiedlichen Institutionen aufbewahrt werden, bislang aber noch nicht in vergleichbarer Weise analysiert wurden.

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Veränderungen auf der Oberfläche des Zwergplaneten Ceres:


Auf der permanent abgeschatteten Nordwand des Ceres-Kraters Juling finden sich Wassereisablagerungen.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF
Pasadena (USA) – Beobachtungen der NASA-Sonde “Dawn”, die immer noch den Zwergplaneten Ceres im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter umkreist, offenbaren, dass dieser bis heute dynamischen Veränderungen seiner Oberfläche ausgesetzt ist.

Wie NASA-Missionswissenschaftler u.a. um Andrea Raponi vom Institute of Astrophysics and Planetary Science in Rom aktuell in zwei Fachartikeln in “Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.aao3757 und 10.1126/sciadv.1701645) berichten, ermöglichen die jüngsten Beobachtungen junger Ablagerungen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Kruste des größten Objekts im Asteroidengürtel.

Schon zuvor hatte Dawn in zahlreichen Ceres-Kratern Wassereis-Lager ausfindig gemacht. Die neue Studie zeigt nun unter anderem eine Zunahme von Wassereisvorkommen an der Nordwand des 20 Kilometer durchmessenden Juling-Kraters und damit erstmals eine junge Veränderung der Ceresoberfläche.

“Die Kombination der derzeitigen Annäherung von Ceres an die Sonne und jahreszeitliche Veränderungen sorgen für die Freisetzung von Wasserdampf aus dem Untergrund, der dann an der kälteren Oberfläche der Kraterwänden kondensiert”, erläutert Raponi. “Dieser Vorgang führt zu einer Zunahme des dort offen liegenden Eises. Die allgemeine Erwärmung könnte zudem auch Bodenrutschungen an den Kraterwänden verursachen, die dann frische Eislager freilegen könnten”.


Auch die Draufsicht zeigt Hinweise auf die Bewegung von Eis und Gestein am Grunde des Juling-Kraters.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF

Früher Studien der chemischen, geologischen und geophysikalischen Eigenschaften des Zwergplaneten hatten bereits gezeigt, dass Ceres über eine rund 40 Kilometer dicke Kruste verfügt, die reich ist an Wasser, Salzen und organischen Stoffen. Karbonate im Boden, wie sie auch für die charakteristischen hellen Flecken – etwa im und Oxo- und Occator-Krater, oder in Form des Ahuna Mons hervortreten – erklären sich die Wissenschaftler durch einen einstigen Wasserozean.


Natriumkarbonate finden sich auch in unterschiedlicher Konzentration (siehe Abb. u.r.) auf und rund um den pyramidenförmigen Kegelberg Ahuna Mons.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/ASI/INAF

In ihrer neuen Studie konnten Forscher um Giacomo Carrozzo, benfalls vom Institute of Astrophysics and Planetary Science 12 Orte auf Ceres identifizieren, die reich an Natriumkarbonaten sind und untersuchten im Detail jene Gebiete, in denen Wasser als Teil der Struktur der Karbonate vorhanden ist. Damit konnten die Wissenschaftler zum ersten mal gelöschte Karbonate nicht nur auf der Ceres-Oberfläche, sondern überhaupt auf einem anderen Planeten neben unserer Erde nachweisen.

Sofern es nicht von immerwährenden Schatten – etwa im innern von Kratern – geschützt ist, ist Wassereis auf der Ceresoberfläche nicht stabil und würde, wenn auch über Jahrmillionen hinweg, dehydrieren. “Diese Erkenntnis legt also nahe, dass jene Orte, die heute noch reich an hydrierten Karbonaten sind, erst in geologisch jüngerer Zeit durch jüngere Aktivität an die Oberfläche gelangten”, erläutert Carrozo.

Die starken Unterschiede von Material, Eis und Karbonaten, die auf Ceres beispielsweise durch Einschläge, Landrutschungen und Kryovulkanismus freigelegt wurden, legen nahe, dass die Ceres-Kruste selbst nicht einheitlich strukturiert ist. “Diese heterogene Struktur entstand entweder als der einstige , die heutige Kruste bildende Ceres-Ozean zufror, oder später als Ergebnis von großen Einschlägen und Kryovulkanismus”, schlussfolgern die Forscher.

Die Veränderungen im Vorkommen von Wassereis in kurzen Zeitintervallen, sowie die Anwesenheit hydrierter Natriumkarbonate sehen die Forscher zudem an Beweise dafür, dass Ceres auch heute noch geologisch und chemisch aktiv ist.

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