News: Ein heißer Ursprung für Enceladus
Seit rund zwei Jahren ist bekannt, dass der Saturnmond Enceladus intensive vulkanische Aktivität zeigt. Unklar war bislang allerdings, wie dieser nur 500 Kilometer große Himmelskörper den Vulkanismus in Gang hält. Eine neue Theorie bringt jetzt Licht ins Dunkel.
© NASA, JPL / SSI (Ausschnitt)
Eigentlich müsste Enceladus wie sein innerer Nachbarmond Mimas ein kraterübersäter toter Eisball sein, auf dem jegliche geologische Aktivität seit mehr als vier Milliarden Jahren zum Erliegen kam. Stattdessen verblüfft er die Fachwelt mit einer strahlend weißen Oberfläche, die in manchen Regionen ohne Einschlagkrater ist. Dies ist ein Hinweis auf eine geologisch sehr junge und aktive Oberfläche. Tatsächlich entdeckte man im Jahre 2005 auf Bildern der Raumsonde Cassini Spaltensysteme am Südpol, aus denen warmes Wasser austritt und in einer riesigen Fontäne aus Dampf und Eiskristallen ins All entweicht. Die Eispartikel sammeln sich in der Nähe der Umlaufbahn von Enceladus an und bilden den äußersten der Saturnringe, den E-Ring.
Als Energiequelle vermutete man Gezeitenreibung mit dem Nachbarmond Dione, mit der sich Enceladus in einer 2:1-Resonanz befindet, d.h. er umläuft Saturn zweimal in der Zeit, die der Mond Dione für eine Saturnumrundung benötigt. Allerdings zeigten Berechnungen, dass dieser schon vom Jupitermond Io bekannte Effekt für Enceladus für sich allein genommen zu wenig Energie für den beobachteten Vulkanismus liefert. Woher kommt aber nun die offensichtlich vorhandene Wärme?
Ein Forscherteam um Julie Castillo am Jet Propulsion Laboratory der Nasa in Pasadena (Kalifornien) vermutet, dass Enceladus einen heißen Ursprung hatte. Demnach bildete sich der Mond aus einer Mischung von Eis, organischem Material und Silikatmineralen, die kurzlebige Radioisotope wie Aluminium-26 oder Eisen-60 enthielten. Ihr Zerfall im gerade gebildeten Mond setzte innerhalb der ersten sieben Millionen Jahre große Wärmemengen frei, die dafür sorgten, dass das Innere von Enceladus weitgehend aufschmolz. Dabei sanken die schweren Silikatminerale und die organischen Materialien zum Kern ab, während das Wassereis eine weitgehend reine Schale um den Kern bildete.
Im Kern befinden sich aber auch noch langlebige Radioisotope wie Kalium-40, Uran-238 oder Thorium-232, die nach wie vor zerfallen und dabei Wärme freisetzen. Zusammen mit der Wärme aus der Gezeitenreibung mit Dione wird auf diese Weise genügend Energie im Inneren von Enceladus erzeugt, um den Mond warm zu halten, sodass flüssiges Wasser an die Oberfläche treten kann.
Die Dampfwolken bestehen zwar zum allergrößten Teil aus Wasser, aber mit Hilfe eines Massenspektrometers an Bord von Cassini fanden sich auch Beimengungen von Stickstoff, Methan, Kohlendioxid, Propan und Azetylen. Besonders der molekulare Stickstoff erstaunte die Forscher, denn er passt nicht in die Vorstellungen der ursprünglichen Zusammensetzung der Saturn-Eismonde. Sie nehmen daher an, dass er durch thermische Zersetzung von Ammoniak bei rund 580 °C im Inneren von Enceladus freigesetzt wird. Die Anwesenheit von Ammoniak im Eismantel des Mondes ist auch aus energetischer Sicht hochinteressant, denn eine Mischung aus Wassereis und Ammoniak weist einen wesentlich geringeren Schmelzpunkt als reines Wassereis auf. Daher schmilzt sie schon bei einer deutlich geringeren Temperatur, sodass für die vulkanische Aktivität erheblich weniger Energie benötigt wird. Ein solches Gemisch wird als eutektisch bezeichnet, abgeleitet aus dem Altgriechischen von eu (schön) und tektein (schmelzen).
TA
Als Energiequelle vermutete man Gezeitenreibung mit dem Nachbarmond Dione, mit der sich Enceladus in einer 2:1-Resonanz befindet, d.h. er umläuft Saturn zweimal in der Zeit, die der Mond Dione für eine Saturnumrundung benötigt. Allerdings zeigten Berechnungen, dass dieser schon vom Jupitermond Io bekannte Effekt für Enceladus für sich allein genommen zu wenig Energie für den beobachteten Vulkanismus liefert. Woher kommt aber nun die offensichtlich vorhandene Wärme?
Ein Forscherteam um Julie Castillo am Jet Propulsion Laboratory der Nasa in Pasadena (Kalifornien) vermutet, dass Enceladus einen heißen Ursprung hatte. Demnach bildete sich der Mond aus einer Mischung von Eis, organischem Material und Silikatmineralen, die kurzlebige Radioisotope wie Aluminium-26 oder Eisen-60 enthielten. Ihr Zerfall im gerade gebildeten Mond setzte innerhalb der ersten sieben Millionen Jahre große Wärmemengen frei, die dafür sorgten, dass das Innere von Enceladus weitgehend aufschmolz. Dabei sanken die schweren Silikatminerale und die organischen Materialien zum Kern ab, während das Wassereis eine weitgehend reine Schale um den Kern bildete.
Im Kern befinden sich aber auch noch langlebige Radioisotope wie Kalium-40, Uran-238 oder Thorium-232, die nach wie vor zerfallen und dabei Wärme freisetzen. Zusammen mit der Wärme aus der Gezeitenreibung mit Dione wird auf diese Weise genügend Energie im Inneren von Enceladus erzeugt, um den Mond warm zu halten, sodass flüssiges Wasser an die Oberfläche treten kann.
Die Dampfwolken bestehen zwar zum allergrößten Teil aus Wasser, aber mit Hilfe eines Massenspektrometers an Bord von Cassini fanden sich auch Beimengungen von Stickstoff, Methan, Kohlendioxid, Propan und Azetylen. Besonders der molekulare Stickstoff erstaunte die Forscher, denn er passt nicht in die Vorstellungen der ursprünglichen Zusammensetzung der Saturn-Eismonde. Sie nehmen daher an, dass er durch thermische Zersetzung von Ammoniak bei rund 580 °C im Inneren von Enceladus freigesetzt wird. Die Anwesenheit von Ammoniak im Eismantel des Mondes ist auch aus energetischer Sicht hochinteressant, denn eine Mischung aus Wassereis und Ammoniak weist einen wesentlich geringeren Schmelzpunkt als reines Wassereis auf. Daher schmilzt sie schon bei einer deutlich geringeren Temperatur, sodass für die vulkanische Aktivität erheblich weniger Energie benötigt wird. Ein solches Gemisch wird als eutektisch bezeichnet, abgeleitet aus dem Altgriechischen von eu (schön) und tektein (schmelzen).
TA
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