Saturn Moon Rhea's Surprise: Sauerstoffreiche Atmosphäre

Saturns zweitgrößter Mond Rhea hat eine wischige Atmosphäre mit viel Sauerstoff und Kohlendioxid, eine neue Studie hat ergeben.

Die NASA-Raumsonde Cassini entdeckte Rheas Atmosphäre während eines nahen Vorbeiflugs des gefrorenen Mondes im März. Die Entdeckung markiert das erste Mal, dass eine sauerstoffreiche Atmosphäre auf einem Saturn-Satelliten gefunden wurde. [Foto des Saturnmondes Rhea.]

Es ist bekannt, dass Sauerstoffatmosphären auf anderen natürlichen Satelliten in unserem Sonnensystem existieren. Zum Beispiel, Europa und Ganymed? zwei frigide Monde von Jupiter? sind auch reich an Sauerstoff.

Aber die Entdeckung auf Rhea legt nahe, dass viele andere große, eisbedeckte Körper im gesamten Sonnensystem und darüber hinaus dünne Schalen mit sauerstoffreicher Luft beherbergen könnten. und vielleicht, komplexe Chemie, sagten Forscher.

"Wir haben gesehen, dass dies bei Jupiter passiert ist, und jetzt haben wir es auf einem Saturnmond bestätigt", sagte Leitautor Ben Teolis vom Southwest Research Institute in San Antonio gegenüber ProfoundSpace.org. "Die Tatsache, dass es weit verbreitet ist, ist sehr aufregend."

Auf der Suche nach einer Atmosphäre

Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA entdeckte in den 1990er Jahren dünne Sauerstoffatmosphären um Europa und Ganymed. Auf beiden Jupitermonden kommt der Sauerstoff aus Oberflächenwassereis, das sich unter starkem Beschuss durch geladene Teilchen von Jupiter in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet.

Das Forscherteam dachte, dass etwas Ähnliches im Saturnsystem passieren könnte, das mit großen, gefrorenen Monden vollgestopft ist.

Rhea ist ein natürlicher Kandidat. Es besteht hauptsächlich aus Wassereis, und? mit einem Durchmesser von 950 Meilen (1.529 Kilometer)? sollte genug Schwerkraft haben, um an einer Atmosphäre festzuhalten, sagte Teolis.

Die Raumsonde Cassini hatte in den Jahren 2005 und 2007 in zwei früheren Vorbeiflügen nach einer Sauerstoffatmosphäre in der Umgebung von Rhea gesucht. Die Sonde fand einige interessante Hinweise, kam aber leer heraus. Bei diesen Begegnungen kam Cassini innerhalb von 502 km und 5.736 km von Rheas Oberfläche.

Im vergangenen März kam das Raumschiff viel näher. Er überquerte den Nordpol von Rhea und kam innerhalb von 97 Kilometern von der Oberfläche. so nah, dass es durch die Atmosphäre des Mondes geflogen ist. Cassinis Massenspektrometer bestätigte die Anwesenheit von Sauerstoff und Kohlendioxid.

Laut Teolis macht Sauerstoff etwa 70 Prozent der Rhea-Atmosphäre und Kohlendioxid die restlichen 30 Prozent aus. Wo Cassini Proben genommen hat, ist die Atmosphäre etwa 100 Mal dünner als die Luft Cocooning Europa und Ganymed, fanden die Forscher? was erklärt, warum Cassini es nicht aus der Ferne gesehen hatte.

"Es ist zu dünn, um aus der Ferne zu erkennen", sagte Teolis.

Zum Vergleich: Die Sauerstoffkonzentrationen in der Erdatmosphäre sind wahrscheinlich mindestens fünf Billionen Mal höher als auf Rhea, fügte Teolis hinzu. Aber das macht Rheas Atmosphäre immer noch etwa hundertmal dicker als die des Erdmondes oder Merkurs.

Rhea ist nicht der einzige Saturnmond, von dem man weiß, dass er eine Atmosphäre hat: Titan, der größte Satellit von Saturn, hat eine dicke, stickstoffreiche Atmosphäre. Die neue Studie bestätigt jedoch erstmals außerhalb des Jupiter-Systems eine aus dem Eis stammende, sauerstoffreiche Atmosphäre.

Teolis und seine Kollegen berichten ihre Ergebnisse online in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 25. November.

Rheas geheimnisvolles Kohlendioxid

Die Forscher sagen, sie sind sich ziemlich sicher, dass sie wissen, woher der atmosphärische Sauerstoff von Rhea kommt? geladene Teilchen aus der Magnetosphäre des Saturn sprengen Moleküle von Wassereis. Die Quelle des Kohlendioxids ist jedoch mysteriöser.

Es ist möglich, dass Rhea, wie viele andere Körper des Sonnensystems, Kohlenstoff-reiche organische Moleküle auf oder nahe seiner Oberfläche hat, sagten Forscher. Diese organischen Stoffe könnten von den geladenen Teilchen des Saturn getrennt werden, genau wie Rheas Eis. Freigesetzter Kohlenstoff und Sauerstoff könnten sich verbinden und Kohlendioxid bilden.

Mikrometeoritenbeschuss könnte auch den Kohlenstoff für solche Reaktionen liefern, so die Forscher.

Es ist auch möglich, dass Kohlendioxid aus Rheas vollständig ausgeformtem Inneren entweicht. Das Gas könnte ursprünglich sein? von der Mondformation vor etwa 4,5 Milliarden Jahren übrig geblieben? oder es könnte das Produkt längst vergangener Reaktionen in Rhea sein, das jetzt scheinbar geologisch tot ist.

"Wir haben keine Ahnung, an welchem ​​Punkt einer dieser Mechanismen ihn hervorbringt", sagte Teolis. "Das wollen wir uns in Zukunft unbedingt ansehen."

Forscher könnten ihre Chance sehr bald bekommen. Cassini soll im Januar einen noch größeren Vorbeiflug von Rhea machen, der etwa 75 Kilometer von der Südpolregion des Mondes entfernt ist, sagte Teolis.

Tricky Chemie auf gefrorenen Welten?

Die neue Studie legt nahe, dass Sauerstoffatmosphären? geschaffen durch die Spaltung von Oberflächeneis? Das könnte bei großen, kalten Körpern überall in unserem Sonnensystem und darüber hinaus der Fall sein, sagten Forscher.

"Das sieht jetzt so aus, als wäre es ein Muster", sagte Teolis.

Die Auswirkungen dieses Musters sind nach Ansicht der Forscher faszinierend. Sauerstoff ist extrem reaktiv, so dass große, gefrorene Monde komplexere Chemie an oder in der Nähe ihrer Oberflächen aufnehmen können als bisher angenommen.

Diese Chemie könnte noch interessanter werden, wenn der Sauerstoff unter die Erde gelangt und sich mit einem Meerwasser vermischt. Rhea scheint keinen unterirdischen Ozean zu haben, aber andere frigide Monde tun es wahrscheinlich? wie zum Beispiel Europa und Enceladus, Saturns sechstgrößter Satellit (der selbst wahrscheinlich zu klein ist, um eine Atmosphäre zu beherbergen).

"Wenn dieser Mechanismus so häufig ist, wie er scheint, wirft er sicherlich einige sehr interessante Fragen auf", sagte Teolis.

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