Die hellsten Planeten im April-Nachthimmel: Wie und wann man sie sieht

Saturns Eismond Enceladus sieht mehr und mehr wie eine bewohnbare Welt aus.

Dieselben Arten chemischer Reaktionen, die das Leben in der Nähe von Tiefsee-Hydrothermalquellen hier auf der Erde aufrechterhalten, könnten möglicherweise in Enceladus 'Ozean unter der Oberfläche stattfinden, eine neue Studie, die heute (13. April) in der Zeitschrift Science veröffentlicht wird.

Diese Reaktionen hängen von der Anwesenheit von molekularem Wasserstoff (H2) ab, der, wie die neue Studie berichtet, wahrscheinlich durch Reaktionen zwischen heißem Wasser und Gestein tief im Meer von Enceladus produziert wird. [Fotos von Enceladus, Saturns Geysir-Strahlmond]

"Die Häufigkeit von H2, zusammen mit zuvor beobachteten Carbonatspezies, deutet auf einen Zustand chemischer Ungleichgewichte im Enceladus-Ozean hin, der eine chemische Energiequelle darstellt, die das Leben unterstützen kann", Jeffrey Seewald von der Marine Chemistry and Geochemistry Department am Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts, schrieb in einem begleitenden "Perspektiven" Stück in der gleichen Ausgabe von Science. (Seewald war nicht an der neuen Enceladus-Studie beteiligt.)

Eine Geysir-sprengende Ozeanwelt

Der 313 Meilen (504 Kilometer) lange Enceladus ist nur der sechstgrößte Mond des Saturn, aber das Objekt ist seit 2005 in den Köpfen der Astrobiologen groß geworden.

In diesem Jahr entdeckte die Saturn-umkreisende Cassini-Raumsonde der NASA zuerst Geysire von Wassereis, die aus "Tigerstreifen" -Rissen in der Nähe des Südpols von Enceladus austraten. Wissenschaftler glauben, dass diese Geysire Material aus einem beträchtlichen Ozean sprengen, der unter der Eishülle des Satelliten vergraben ist.

Also, Enceladus hat flüssiges Wasser, eine der wichtigsten Zutaten für das Leben, wie wir es kennen. (Dieser Ozean bleibt flüssig, weil die immense Anziehungskraft des Saturns den Mond windet und dehnt und interne "Gezeiten" -Hitze erzeugt.) Und die neue Studie legt nahe, dass der Satellit auch eine andere wichtige Zutat besitzt: eine Energiequelle.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Hunter Waite vom Southwest Research Institute (SwRI) in San Antonio analysierte Beobachtungen, die Cassini während eines Tauchgangs im Oktober 2015 durch Enceladus 'Geysir-Plume gemacht hatte.

Dieser Sprung war in mehrfacher Hinsicht besonders. Zum einen war es Cassinis tiefster Tauchgang durch die Feder; Die Sonde kam innerhalb von nur 49 km von Enceladus 'Oberfläche. Darüber hinaus wechselte Cassinis Ionen- und Neutral-Massenspektrometer (INMS) während der Begegnung zwischen "Open-Source" - und "Closed-Source" -Modi, anstatt sich an Closed-Source zu halten (die übliche Routine).

INMS ist im Open-Source-Modus nur 0,25 Prozent so empfindlich wie im Closed-Source-Modus, schrieben Waite und seine Kollegen im neuen Science-Paper. Open Source hat jedoch einen entscheidenden Vorteil: Es minimiert Artefakte, die frühere Versuche, H2-Niveaus in der Wolke zu messen, kompliziert haben.

Nachdem diese analytische Hürde genommen war, konnten Waite und sein Team berechnen, dass H2 zwischen 0,4 und 1,4 Prozent des Volumens der Geysirfahne von Enceladus ausmacht. Weitere Berechnungen ergaben, dass Kohlendioxid (CO2) zusätzlich 0,3 bis 0,8 Prozent des Fahnenvolumens ausmacht. [Inside Enceladus, Eisiger Mond von Saturn (Infografik)]

Der molekulare Wasserstoff wird höchstwahrscheinlich kontinuierlich durch Reaktionen zwischen heißem Wasser und Gestein in und um Enceladus 'Kern produziert, schlossen Waite und seine Kollegen. Sie haben andere mögliche Erklärungen in Betracht gezogen und fanden sie fehlend. Zum Beispiel sind weder der Ozean von Enceladus noch seine Eishülle langfristige Reservoirs für flüchtiges H2, schreiben die Autoren, und Prozesse, die H2 aus Wassereis in der Schale dissoziieren, scheinen nicht in der Lage zu sein, das in der Wolke gemessene Volumen zu erzeugen.

Die hydrothermale Erklärung steht auch im Einklang mit einer 2016 von einer anderen Forschungsgruppe durchgeführten Studie, die zu dem Schluss gelangte, dass winzige, von Cassini nachgewiesene Kieselsäurekörner nur in heißem Wasser in signifikanten Tiefen erzeugt werden konnten.

"Die Geschichte scheint zusammen zu passen", sagte Chris Glein von SwRI, ein Co-Autor des neuen Science-Papiers, gegenüber ProfoundSpace.org.

Tiefseechemische Reaktionen

Die Tiefsee-Hydrothermalquellen der Erde unterstützen reiche Lebensgemeinschaften, Ökosysteme, die eher von chemischer Energie als von Sonnenlicht angetrieben werden.

"Einige der primitivsten Stoffwechselwege, die von Mikroben in diesen Umgebungen genutzt werden, umfassen die Reduktion von Kohlendioxid (CO2) mit H2 zu Methan (CH4) durch einen Prozess, der als Methanogenese bekannt ist", schrieb Seewald.

Die vermutete Anwesenheit von H2 und CO2 im Ozean von Enceladus legt nahe, dass ähnliche Reaktionen tief unter der eisigen Hülle des Mondes stattfinden könnten. Tatsächlich zeigen die beobachteten H2-Werte, dass eine Menge chemischer Energie potenziell im Ozean verfügbar ist, sagte Glein.

"Es ist ziemlich viel größer als die minimale Energie, die benötigt wird, um die Methanogenese zu unterstützen", sagte er.

Glein betonte jedoch, dass niemand weiß, ob solche Reaktionen tatsächlich auf Enceladus auftreten.

"Das ist keine Entdeckung des Lebens", sagte Glein. "Es erhöht die Bewohnbarkeit, aber ich würde niemals vorschlagen, dass dies Enceladus mehr oder weniger wahrscheinlich macht, das Leben selbst zu haben. Ich denke, der einzige Weg, diese Frage zu beantworten, ist, wir brauchen Daten."

Seewald warnte auch vor astrobiologischen Interpretationen. Er stellte beispielsweise fest, dass molekularer Wasserstoff im Meerwasser der Erde selten ist, weil hungrige Mikroben ihn schnell verschlingen.

"Ist die Anwesenheit von H2 im Enceladus-Ozean ein Indikator für die Abwesenheit von Leben, oder spiegelt es die sehr unterschiedliche geochemische Umgebung und die damit verbundenen Ökosysteme auf Enceladus wider?" Seewald schrieb. "Wir haben noch einen langen Weg vor uns, um Prozesse zu verstehen, die den Austausch von Masse und Wärme über geologische Grenzflächen regulieren, die die innere Struktur von Enceladus und anderen eisbedeckten Planetenkörpern definieren."