Leben im Saturn System? Cassini hat gezeigt, dass es möglich ist

Die komplexe Choreographie der zahlreichen Monde Saturns zeigt schöne Physik, aber nur wenige der Welten mögen lebensfreundlich sein.

Ozeane aus flüssigem Wasser, tief unter den eisigen Krusten von drei der natürlichen Satelliten des Saturn, können die Bedingungen erfüllen, die für das "Leben, wie wir es kennen", brauchen, sagen Wissenschaftler. Der kleine, hellweiße Enceladus und Dione und der riesige, orangefarbene, von Dunst verhüllte Titan enthalten wahrscheinlich solche unterirdischen Meere. Aber die einzigartige Struktur und der Inhalt jedes Ozeans stellen eine andere mögliche Lösung für die Lebensgleichung dar.

Die Cassini-Huygens-Mission - eine Kollaboration der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Raumfahrtagentur - war ein produktiver Pionier der Saturnmonde. Als die Mission 1997 startete, waren 18 Monde dafür bekannt, den Planeten zu umkreisen, und 13 weitere wurden vermutet. Aber die Anzahl der bestätigten Monde liegt jetzt bei 53, weitere neun sind als "bedingt" gekennzeichnet. Cassinis Daten enthüllten sieben völlig unbekannte Monde, die von der Erde aus nicht beobachtbar sind. [Die Ringe und Monde des Saturn in Bildern]

Dieses ausgeklügelte System von Monden bildet ein komplexes Uhrwerk von Gravitationsresonanzen; Sie stören die Umlaufbahnen der anderen und formen ständig Saturnringe. Und der massive Planet stört die Monde gravitativ und erwärmt einige von ihnen bis zu dem Punkt, dass sie möglicherweise das Leben unter ihren Oberflächen einwickeln.

Die ersten Hinweise darauf, dass etwas Wunderbares unter der Oberfläche des kleinen Mondes Enceladus vor sich gehen könnte, kamen während der Vorbeiflug-Mission der NASA Voyager 2 im Jahr 1981. Enceladus erschien bemerkenswert hell und ungewöhnlich glatt, mit verhältnismäßig wenigen Kratern. Dieser 505 Kilometer lange Mond erwies sich als das weißeste Objekt im Sonnensystem.

Im Jahr 2005 weckten Cassinis Magnetometermessungen von Enceladus die Augenbrauen der Forscher: Die magnetische Signatur des Mondes ähnelte eher der eines Kometen als die eines typischen kugelförmigen Satelliten. Die Feldlinien schienen sich um den Südpol von Enceladus zu biegen. Auf einem Pass, auf dem Enceladus vor dem schwarzen Hintergrund des Weltraums zu sehen war, fingen Cassinis Kameras Wasserfontänen aus der Polarregion auf.

Mehrere Cassini-Vorbeiflüge bestätigten, dass das Gebiet etwa 100 Grad Celsius wärmer war als der Rest der Mondoberfläche. Die Wärmequelle wurde mit vier prominenten "Tigerstreifen" -Features ausgerichtet. Diese entpuppten sich als Risse - Risse in der Eiskruste, durch die Geysire mit etwa 800 mph (etwa 1.300 km / h) Wasser in den Weltraum schießen.

Cassini segelte am 12. März 2008 innerhalb von 50 km am Südpol von Enceladus. Während dieses Vorbeiflugs testete die Sonde die Federn und stellte fest, dass sie aus Wasser bestanden, das mit Ammoniak, Methan und Kohlendioxid versetzt war. Weitere Vorbeiflüge waren geplant. Bis April 2014 war klar, dass einige der Geysirpartikel salzig waren, mit Kalium und Natrium aromatisiert, dem irdischen Meeresspray sehr ähnlich. Wasserstoffgas wurde in den Jets nachgewiesen, ebenso wie Silikatkristalle, die nur in kochendem Wasser hätten gebildet werden können, sagten Wissenschaftler. [Fotos: Enceladus, Saturns Kälte, heller Mond]

Diese Beweise deuten zusammengenommen darauf hin, dass ein salziger Ozean aus flüssigem Wasser unter dem Eis in Kontakt mit einem heißen, felsigen Meeresboden ist, durch den mineralhaltiges heißes Wasser fließt. Es ist leicht, sich dort Hydrothermalquellen vorzustellen, die den "schwarzen Rauchern" und "weißen Rauchern" auf dem Grund der Ozeane ähnlich sind, wo sie Oasen für Lebensgemeinschaften bilden.

Enceladus scheint uns zu bitten, mit Instrumenten zurückzukehren, die Aminosäuren, Fettsäuren und langkettige Kohlenstoffmoleküle nachweisen können - und vielleicht sogar Bilderzeugungsausrüstung, um mögliche Mikroorganismen selbst zu fotografieren.

Titan, das zehnmal breiter ist als Enceladus, ist auch eine Welt der Flüssigkeiten. Aber die Flüssigkeiten, die auf Titans Oberfläche fließen, sind Kohlenwasserstoffe, kein Wasser. Bei der Oberflächentemperatur von Titan ist das Wasser steinhart. Aber Methan, Ethan und Propan schwappen in allen drei Zuständen herum: fest, flüssig und gasförmig. Die Oberfläche dieses Mondes ist aus dem Weltraum bei sichtbaren Wellenlängen kaum zu sehen; dicker, orangefarbener Smog durchdringt den Ort. Diese dunstige Atmosphäre ist reich an organischen Verbindungen.

Glücklicherweise kann Cassini in Infrarot- und Radarwellenlängen sehen. Und der Cassini-Orbiter trug einen Lander namens Huygens, der im Januar 2005 auf der Titan-Oberfläche landete. Huygens trug Kameras durch die Atmosphäre. Und bei der weichen Landung am Ufer eines Kohlenwasserstoff-Sees schickte er Nahaufnahmen von runden Kieselsteinen, die wahrscheinlich aus Wasser bestanden. Die Landformen auf Titan sind unheimlich vertraut; sie sehen viel wie Küstenlinien und Flussländer auf der Erde aus.

Auch Titan muss innen warm sein. Dieser Mond ändert seine Form, wenn er den Saturn einmal alle 16 Tage umkreist. Cassini maß Titans Gezeitenwölbung und stellte fest, dass die Oberfläche in der Größenordnung von 30 Fuß (9 Meter) aufstieg und fiel. Wenn Titan vollständig fest wäre, wären diese Gezeiten mindestens 10 mal weniger ausgeprägt, haben Wissenschaftler gesagt.

Aber der Boden von Titans unterirdischem Ozean kann verdichtet und gefroren sein, nicht warm, haben Wissenschaftler gesagt. Dies könnte verhindern, dass warmes flüssiges Wasser die komplexe Mischung von Mineralien erhält, die für das Leben notwendig ist, zumindest von unten. Daher ist es wichtig zu wissen, ob die organisch reiche Oberfläche von Titan mit den unterirdischen Meeren "kommunizieren" kann.

Ein großes Geheimnis über Titan ist, wie viel Methan an seiner Oberfläche vorhanden sein kann. Methan bricht schnell zusammen, also muss etwas wieder aufgefüllt werden. Wenn tiefe Risse oder kryovulkanische Ausströmer vorhanden sind, durch die Ammoniak aus einem salzigen unterirdischen Ozean aufsteigen könnte, würde das Sonnenlicht die Moleküle abbauen und so viel Methan freisetzen. Derselbe Weg könnte Oberflächenmaterial und atmosphärisches organisches Material in das darunter liegende Wasser sickern lassen.In diesem Fall ist Leben in Titan's innerem Ozean möglich, selbst wenn sein Boden gefroren ist. [Erstaunliche Fotos: Titan, Saturns größter Mond]

Wie bei Enceladus und Titan sind auch die Saturnmonde Dione und Tethys von der Gezeitenschwerkraft des Saturn abhängig. Und diese beiden Welten zeigen helle, relativ glatte und grob kreisförmige Oberflächenbereiche, in denen Teiche mit flüssigem Wasser über Kratern gefroren zu sein scheinen. Sie würden schöne Eisbahnen machen. Diese Ereignisse sind wahrscheinlich relativ kürzlich auf geologischen Zeitskalen passiert.

Dione ähnelt Enceladus, ist aber mit einem Durchmesser von etwa 1.100 km etwa doppelt so groß. Diones eisige Kruste ist viel dicker als die von Enceladus, mit einem kristallisierten Wasser von 100 km. Eine aktuelle Studie, die auf Cassinis Gravitationsmessungen basiert, legt nahe, dass unter dieser Schale eine enorme Menge flüssigen Wassers schwappt.

Der Boden von Diones Untergrundozean ist laut der Studie wahrscheinlich der felsige Kern des Mondes. Eine zukünftige Unterwassersonde könnte viele Quellen für Wärme und Mineralstoffe finden, um das Leben zu erhalten, wenn die Biologie dort jemals begann - oder aus der Ferne gesät wurde. Diones Gewässer waren wahrscheinlich über den größten Teil der Geschichte des Mondes flüssig gewesen und haben das wichtige Element der Zeit für die Evolution und Differenzierung der Biologie hinzugefügt, so die Forscher.

Solche "Schneekugel-Welten" - Körper mit kaltem Kristall-Äußeren, die warme, flüssige Ozeane beherbergen, die voller kaskadierender und durchmischender Partikel sind - sind nicht einzigartig für Saturn.

Der Zwergplanet Pluto könnte einen solchen Ozean umschließen. Pluto und sein größter Mond Charon, der etwa halb so groß ist wie der Zwergplanet selbst, können als ein Doppelsternsystem betrachtet werden. Ihre gegenseitige Anziehung könnte ihre Innenräume aufheizen, und Teile von Pluto scheinen in der jüngsten Vergangenheit wieder aufgetaucht zu sein, haben Wissenschaftler gesagt.

Der riesige Jupiter übt gewaltige Gezeitenkräfte auf die vier großen Monde aus, die Galileo Galilei vor vierhundert Jahren erstmals bemerkt hat. Der innerste dieser Monde, Io, scheint sich fast von innen nach außen zu drehen. Mehr als 400 aktive Schwefelvulkane sprengen die Eingeweide dieses Mondes in den Weltraum. Sein Kern aus geschmolzenem Eisen versenkt die Oberfläche von unten. Von den Welten in unserem Sonnensystem kann Io den klassischen Vorstellungen von der Hölle am ähnlichsten sein. All sein Wasser ist längst verloren gegangen, es ist das trockenste Objekt im Sonnensystem.

Es gibt keine Wasserozeane auf Io. Aber jedes seiner drei Geschwister - Europa, Ganymed und Callisto - schließt ein Meer unter seiner Oberfläche ein.

Europa, das etwas kleiner als der Erdmond ist, enthält eine dünne Sauerstoffatmosphäre. Diese Welt hat die glatteste Oberfläche im Sonnensystem, mit sehr wenigen Einschlagskratern, was bedeutet, dass sie von innen mit Wassereis gepflastert wird, haben Wissenschaftler gesagt. Astronomen, die das Hubble-Weltraumteleskop der NASA verwenden, haben Hinweise auf Wasserdampffahnen aus Europa entdeckt, die den "Kryogeysten" von Enceladus ähneln könnten.

Die Ozeane, die Sardon beherbergen, bekommen den größten Teil der Presse, aber die vielen trockenen Satelliten des beringten Planeten sind für sich genommen faszinierend. Jeder Saturnmond ist ein einzigartiges Juwel in der Halskette des majestätischen Planeten.

Einige dieser Monde, wie Mimas, sehen aus wie die Folgen uralter, katastrophaler Kollisionen. Shady Phoebe mit seiner tintenschwarzen Oberfläche gießt Materie in den Weltraum. Es tönt die Ringe und färbt eine Hemisphäre von Iapetus, dem "nächsten Mond" in Richtung Saturn, mit dunkelroten Schattierungen. Sparky Hyperion ist leicht und schwammig - fast wie ein riesiges Stück vulkanischen Bimssteins - und elektrisch aktiv. Ein paar Monde sind anscheinend gefangene Asteroiden, Besucher aus dem Weltraum, die sich zu nahe kamen. Und Cassini hat klumpige Kokons in den Ringen entdeckt, wo winzige zukünftige Monde wachsen könnten. Zusammen bilden die vielen Monde des Saturns ein faszinierendes Exponat der Kreativität der Natur.

Für einen tieferen Einblick in alles, was Cassini in seinen 13 Jahren im Saturn-System gefunden hat, schauen Sie sich den 73-minütigen Dokumentarfilm an "Königreich des Saturn - Cassinis epische Suche, "erhältlich bei Amazon XiveTV.

Der Autor @DavidSkyBrody, ist der Autor und Regisseur von "Königreich des Saturn - Cassinis epische Suche,"Ein Dokumentarfilm blickt auf die Mission zurück, die bei Amazon XiveTV erhältlich ist. Dave Brody war früher Executive Producer bei Purch, der Muttergesellschaft von ProfoundSpace.org und Live Science.