Potenzielle Energiequelle für Leben auf Saturnmond Enceladus gesichtet
Dieses farbverstärkte Bild von Enceladus von der NASA-Raumsonde Cassini zeigt die „Tiger Stripe“-Brüche, aus denen Geysire Wassereis und anderes Material aus dem unterirdischen Ozean des Saturn-Mondes in den Weltraum schleudern. (Bildnachweis: NASA/JPL/Space Science Institute)
Saturns Eismond Enceladus sieht immer mehr aus wie eine bewohnbare Welt.
Dieselben Arten von chemischen Reaktionen, die das Leben in der Nähe von hydrothermalen Quellen der Tiefsee hier auf der Erde erhalten, könnten möglicherweise innerhalb von . stattfinden Der unterirdische Ozean von Enceladus , schlägt eine neue Studie vor, die heute (13. April) in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde.
Diese Reaktionen hängen von der Anwesenheit von molekularem Wasserstoff (H2) ab, der, wie die neue Studie berichtet, wahrscheinlich kontinuierlich durch Reaktionen zwischen heißem Wasser und Gestein tief unten im Meer von Enceladus produziert wird. [ Fotos von Enceladus, Saturns Geysir-Blasting Moon ]
'Die Häufigkeit von H2, zusammen mit zuvor beobachteten Karbonatspezies, deutet auf einen Zustand chemischer Ungleichgewichte im Enceladus-Ozean hin, der eine chemische Energiequelle darstellt, die in der Lage ist, Leben zu unterstützen', Jeffrey Seewald von der Abteilung für Meereschemie und Geochemie am Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts, in einem begleitenden Artikel „Perspektiven“ in derselben Ausgabe von Science. (Seewald war an der neuen Enceladus-Studie nicht beteiligt.)
Dieses farbverstärkte Bild von Enceladus von der NASA-Raumsonde Cassini zeigt die „Tiger Stripe“-Brüche, aus denen Geysire Wassereis und anderes Material aus dem unterirdischen Ozean des Saturn-Mondes in den Weltraum schleudern.(Bildnachweis: NASA/JPL/Space Science Institute)
Eine geysirsprengende Meereswelt
Der 504 Kilometer breite Enceladus ist nur der sechstgrößte Mond des Saturn, aber das Objekt hat seit 2005 einen großen Stellenwert in den Köpfen der Astrobiologen.
In diesem Jahr kreiste die Saturn-Umlaufbahn der NASA Raumsonde Cassini erste gesichtete Geysire aus Wassereis, die aus 'Tigerstreifen'-Spalten in der Nähe des Südpols von Enceladus ausbrechen. Wissenschaftler glauben, dass diese Geysire Material aus einem großen Ozean sprengen, der unter der Eishülle des Satelliten vergraben ist.
Mehr als 100 einzelne Geysire sprengen Wassereis, organische Moleküle und anderes Material aus der Südpolarregion des Saturnmondes Enceladus in den Weltraum, wie hier von der NASA-Raumsonde Cassini zu sehen ist.(Bildnachweis: NASA/JPL/SSI)
Enceladus hat also flüssiges Wasser, eine der wichtigsten Zutaten für das Leben, wie wir es kennen. (Dieser Ozean bleibt flüssig, weil die immense Anziehungskraft des Saturn den Mond verdreht und dehnt und dabei innere „Gezeiten“-Wärme erzeugt.) Und die neue Studie legt nahe, dass der Satellit noch einen weiteren Schlüsselbestandteil besitzt: eine Energiequelle.
Ein Forscherteam unter der Leitung von Hunter Waite vom Southwest Research Institute (SwRI) in San Antonio analysierte die Beobachtungen von Cassini während einer Tauchgang Oktober 2015 durch Enceladus' Geysirfahne.
Dieser Sprung war in mehrfacher Hinsicht besonders. Zum einen war es Cassinis tiefster Tauchgang durch die Wolke; die Sonde kam auf nur 49 km von Enceladus' Oberfläche heran. Darüber hinaus wechselte Cassinis Ionen- und Neutral-Massenspektrometer-Instrument (INMS) während der Begegnung zwischen „Open-Source“- und „Closed-Source“-Modi, anstatt sich an die geschlossene Quelle zu halten (die übliche Routine).
INMS sei im Open-Source-Modus nur 0,25 Prozent so empfindlich wie im Closed-Source-Modus, schreiben Waite und seine Kollegen in der neues Wissenschaftspapier . Open Source hat jedoch einen entscheidenden Vorteil: Es minimiert Artefakte, die frühere Versuche zur Messung des H2-Gehalts in der Plume kompliziert hatten.
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 Volumens der Wolke ausmacht. [ In Enceladus, dem eisigen Saturnmond (Infografik) ]
Der molekulare Wasserstoff wird höchstwahrscheinlich kontinuierlich durch Reaktionen zwischen heißem Wasser und Gestein in und um Enceladus' Kern produziert, schlussfolgern Waite und seine Kollegen. Sie dachten über andere mögliche Erklärungen nach und fanden sie mangelhaft. Zum Beispiel sind weder der Ozean von Enceladus noch seine Eisschale langfristig brauchbare Reservoirs für flüchtiges H2, schrieben die Autoren, und Prozesse, die H2 vom Wassereis in der Schale trennen, scheinen nicht in der Lage zu sein, das in der Wolke gemessene Volumen zu erzeugen.
Die hydrothermale Erklärung stimmt auch mit einer Studie einer anderen Forschungsgruppe aus dem Jahr 2016 überein, die zu dem Schluss kam, dass von Cassini entdeckte winzige Kieselsäurekörner produziert worden sein könnten nur in heißem Wasser in größeren Tiefen .
'Die Geschichte scheint zusammenzupassen', sagte Chris Glein vom SwRI, ein Co-Autor des neuen Science-Papiers, gegenüber guesswhozoo.com.
Chemische Reaktionen in der Tiefsee
Tiefsee der Erde hydrothermale Quellen unterstützen reiche Lebensgemeinschaften, Ökosysteme, die von chemischer Energie und nicht von Sonnenlicht angetrieben werden.
'Einige der primitivsten Stoffwechselwege, die von Mikroben in diesen Umgebungen genutzt werden, beinhalten die Reduktion von Kohlendioxid (CO2) mit H2 zu Methan (CH4) durch einen Prozess, der als Methanogenese bekannt ist', schrieb Seewald.
Das abgeleitete Vorhandensein von H2 und CO2 im Ozean von Enceladus deutet daher darauf hin, dass ähnliche Reaktionen tief unter der eisigen Hülle des Mondes stattfinden könnten. Tatsächlich deuten die beobachteten H2-Werte darauf hin, dass potenziell viel chemische Energie im Ozean verfügbar ist, sagte Glein.
'Sie ist um einiges größer als die minimale Energie, die zur Unterstützung der Methanogenese erforderlich ist', sagte er.
Glein betonte jedoch, dass niemand weiß, ob solche Reaktionen bei Enceladus tatsächlich vorkommen.
»Das ist kein Nachweis von Leben«, sagte Glein. „Es erhöht die Bewohnbarkeit, aber ich würde niemals behaupten, dass dies Enceladus mehr oder weniger wahrscheinlich macht, selbst Leben zu haben. Ich denke, die einzige Möglichkeit, diese Frage zu beantworten, besteht darin, dass wir Daten brauchen.'
Auch bei astrobiologischen Interpretationen mahnte Seewald zur Vorsicht. Er stellte zum Beispiel fest, dass molekularer Wasserstoff im Meerwasser der Erde selten ist, weil ihn hungrige Mikroben schnell auffressen.
'Ist das Vorhandensein von H2 im Enceladus-Ozean ein Indikator für das Fehlen 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.'
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