Wissenschaftler haben einen warmen Ozean auf einem eisigen Saturnmond entdeckt

Ein Forschungsteam der Universität Oxford, des Southwest Research Institute und des Planetary Science Institute hat erstmals Hinweise auf einen erheblichen Wärmefluss am Nordpol von Enceladus entdeckt.

Die Studie, die am 7. November in Science Advances veröffentlicht wurde, legt nahe, dass der Saturnmond ein empfindliches thermisches Gleichgewicht aufrechterhält, das seinen unterirdischen Ozean über Äonen hinweg flüssig halten kann.

Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass nur der Südpol – berühmt für seine Geysire, die Dampf und Eis ins All schleudern – geologisch aktiv sei.

Die neuen Messungen deuten jedoch darauf hin, dass Enceladus weit mehr Energie produziert und abgibt, als eine gefrorene, träge Welt könnte.

Das weist darauf hin, dass sein Inneres warm und dynamisch bleibt – angetrieben von fortlaufenden Prozessen, die Leben begünstigen könnten.

„Enceladus ist ein zentrales Ziel bei der Suche nach Leben außerhalb der Erde, und das Verständnis der langfristigen Verfügbarkeit seiner Energie ist entscheidend, um festzustellen, ob er Leben unterstützen kann“, sagte Dr. Georgina Miles vom Southwest Research Institute und der Universität Oxford, die die Studie leitete, in einer Stellungnahme.

Ozean unter dem Eis

Unter der gefrorenen Kruste von Enceladus liegt ein globaler Ozean, der reich an Salzen und organischen Molekülen ist.

Wissenschaftler vermuten, dass dieser Ozean die Quelle der inneren Wärme des Mondes ist, die entsteht, wenn Saturns Gravitationskräfte seinen Kern dehnen und zusammendrücken – ein Prozess, der als Gezeitenheizung bekannt ist.

Damit Leben existieren kann, muss dieser Ozean über Millionen von Jahren flüssig und stabil bleiben. Zu wenig Wärme würde ihn gefrieren lassen; zu viel könnte jede fragile Biosphäre unter der Oberfläche zerstören.

Nach Angaben der Forscher deutet der gemessene Wärmefluss auf ein nahezu perfektes Gleichgewicht zwischen Energieerzeugung und -verlust hin – eine wesentliche Voraussetzung für die Aufrechterhaltung eines langlebigen Ozeanmilieus.

Messung der polaren Wärme

Die Daten der Raumsonde Cassini ermöglichten den Wissenschaftlern einen beispiellosen Blick auf den Nordpol von Enceladus, der zuvor als inaktiv galt.

Das Team analysierte Infrarotmessungen, die während zweier wichtiger Missionen in den Jahren 2005 und 2015 aufgenommen wurden – eine während des tiefen Winters des Mondes, die andere während seines Sommers.

Beim Vergleich der erwarteten Temperaturen mit den tatsächlichen Infrarotbeobachtungen stellten die Forscher fest, dass der Nordpol etwa sieben Kelvin wärmer war, als Modelle vorhergesagt hatten.

Die einzige plausible Quelle für diese zusätzliche Wärme, so die Forscher, sei der warme Ozean unter dem Eis, der Energie nach oben abgibt.

Die Studie schätzt, dass die Region 46 ± 4 Milliwatt Wärme pro Quadratmeter abstrahlt – etwa zwei Drittel der Energiemenge, die durch die kontinentale Erdkruste entweicht. Über den gesamten Mond gerechnet entspricht das rund 35 Gigawatt, was der Leistung von Dutzenden Millionen Solarmodulen gleichkommt.

Stabiler Ozeanplanet

Zusammen mit der Wärme vom aktiven Südpol erreicht die gesamte thermische Abstrahlung von Enceladus etwa 54 Gigawatt – ein Wert, der den theoretischen Vorhersagen der Modelle zur Gezeitenheizung nahezu entspricht.

Dieses nahezu perfekte Gleichgewicht deutet darauf hin, dass sein innerer Ozean über sehr lange Zeit flüssig bleiben könnte – möglicherweise lange genug, damit Leben entstehen kann.

„Zu verstehen, wie viel Wärme Enceladus auf globaler Ebene verliert, ist entscheidend, um zu wissen, ob er Leben unterstützen kann“, sagte Dr. Carly Howett von der Universität Oxford und dem Planetary Science Institute. „Es ist wirklich spannend, dass dieses neue Ergebnis die langfristige Stabilität von Enceladus bestätigt – eine entscheidende Voraussetzung für die Entstehung von Leben.“

Kartierung für zukünftige Missionen

Die Ergebnisse tragen auch dazu bei, die Schätzungen zur Eisdicke des Mondes zu verfeinern – eine wichtige Information für die Planung künftiger Erkundungsmissionen. Die Daten deuten darauf hin, dass die Eisschicht am Nordpol etwa 20 bis 23 Kilometer dick ist und an anderen Stellen rund 25 bis 28 Kilometer beträgt – etwas mehr, als frühere Modelle vermutet hatten.

Dr. Miles betonte, dass das Aufdecken dieser subtilen thermischen Muster jahrelange geduldige Analyse erforderte. „Die winzigen Temperaturunterschiede an der Oberfläche, die durch den leitenden Wärmefluss von Enceladus entstehen, von den täglichen und jahreszeitlichen Temperaturschwankungen zu unterscheiden, war eine Herausforderung – möglich wurde dies nur durch die verlängerten Missionen von Cassini“, sagte sie.

Sie fügte hinzu, dass die Forschung den Wert langfristiger planetarer Missionen unterstreiche, da „Daten oft erst Jahrzehnte nach ihrer Erhebung all ihre Geheimnisse preisgeben.“

Quellen: Science Advances, NASA, Universität Oxford, Southwest Research Institute, Planetary Science Institute, Science Daily