Von Jürgen Schmidt: Harte Schale, weicher Kern

Im Jahr der Astronomie berichten Potsdamer Astrophysiker regelmäßig in den PNN von ihren liebsten Himmelskörpern.

Seit 2004 untersucht die Raumsonde Cassini (NASA/ESA) die Umgebung des Planeten Saturn. Eine der spektakulärsten Entdeckungen der Mission war sicherlich der Wasser-Vulkanismus des Eismondes Enceladus. Am Südpol des Mondes fand man das Eis deutlich erwärmt und aus Spalten in der Kruste (Foto) treten Wassergas und kleine Eispartikel aus. Die Zusammensetzung dieser Partikel, gemessen von den Instrumenten Cassinis, lässt auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser unter dem Eis von Enceladus schließen.

Wie alle großen Planeten im äußeren Sonnensystem besitzt Saturn eine Vielzahl von Monden. Die größeren unter ihnen, wie auch der 500 Kilometer durchmessende Enceladus, bestehen in der Regel aus einem Gesteinskern umgeben von einem Panzer aus Wassereis. Aus der Erforschung dieser Monde lassen sich letztendlich auch Rückschlüsse ziehen über die Entstehung des Sonnensystems, sie stellen daher ein wichtiges wissenschaftliches Ziel der Cassini Mission dar.

Im März 2005 näherte sich das Raumschiff Enceladus erstmals bis auf wenige hundert Kilometer. Dabei wurde die warme Region um den Südpol entdeckt sowie die Ströme aus Gas und feinen Eisteilchen, die von dort weithin sichtbar ins Weltall geschleudert werden. Diese Aktivität warf die Frage auf, ob sich unter dem Eis ein Wasserozean befinden könnte, denn Enceladus setzt eine vergleichsweise große Wärmemenge frei (die Leistung entspricht etwa dem 10-fachen Stromverbrauch einer Großstadt). Eine Aufschmelzung unter der Oberfläche wäre also durchaus nahe liegend. Im ausgestoßenen Gas fanden sich obendrein auch Anteile von organischen Verbindungen, ein sicheres Indiz für komplexe chemische Prozesse im Inneren des Mondes.

Die Frage nach der Existenz von Wasser unter dem Eis stand seitdem im Mittelpunkt des Interesses. Sie beförderte sogar Spekulationen über das Vorhandensein von einfachen Lebensformen auf Enceladus, denn Wasser, Wärme und eine organische Chemie stellten einst auch die Voraussetzung für die Entwicklung des Lebens auf der Erde dar. Jedoch gab es auch Stimmen, die zur Vorsicht mahnten, die Beobachtungen könnten auch ohne Wasser alleine schon durch Prozesse im erwärmten Eis erklärt werden.

Neuere Messungen des Staubdetektors von Cassini liefern nun zwingende Hinweise auf Wasser. Der Detektor sammelt am Saturn Kleinmeteoriten und bestimmt ihre Geschwindigkeit, Größe und chemische Zusammensetzung. Das Instrument wurde in Heidelberg gebaut und Wissenschaftler vom dortigen Max-Planck Institut werteten mit Kollegen von der Universität Potsdam die Daten der bei Enceladus eingefangenen Eispartikel aus. Sie konnten in den Teilchen deutliche Spuren von Salzen nachweisen, und zwar in einer Zusammensetzung, wie man sie für einen Ozean erwartet. Die Salze lösen sich im Wasser, wenn es in Kontakt mit dem Gesteinskern des Mondes steht, ähnlich wie in den Meeren der Erde. Die gemessenen Partikel entstehen dann aus den feinen Tröpfchen eines Nebels, der sich zwischen Wasser und Eiskruste bildet. Sie gefrieren wenn sie mit dem Wassergas durch die Spalten im Eis in den Weltraum gelangen. Für die Wissenschaftler sind diese Eispartikel Boten, die ihnen Aufschluss geben über die geheimnisvolle Welt im Inneren von Enceladus.

Der Autor arbeitet am Institut für Physik und Astronomie Universität Potsdam.

Jürgen Schmidt