Der Ozean auf Enceladus

Die eisige Oberfläche des Saturnmondes weist faszinierende geologische Formationen auf. Bild: NASA

Der Saturnmond verbirgt unter seiner Oberfläche gewaltige Wassermengen - Planetenforscherin Carolyn Porco von der Cassini-Mission erläutert die Details

Carolyn Porco ist eine amerikanische Planetenwissenschaftlerin. Sie leitet jene Gruppe der Cassini-Mission, die mit der Auswertung von Bilddaten befasst ist. Auf Porco geht die Bezeichnung "The Day the Earth Smiled" zurück: 2013 machte Cassini während einer Sonnenfinsternis eine spektakuläre Aufnahme vom Saturn und seinem Ringsystem, wobei im Hintergrund auch die Erde zu sehen ist. Porco ist Trägerin der Carl-Sagan-Medaille, erhielt zahlreiche Auszeichnungen und wurde 2012 vom Time Magazine zu einer der "25 Most Influential People in Space" erkoren.

Warum hat es eigentlich so lange gedauert, den Ursprung der Enceladus-Geysire zu finden?
Carolyn Porco: Im Rahmen unserer auf vier Jahre angelegten Mission war nur die Erkundung jener Gaswolken vorgesehen, von denen wir 2005 die ersten Aufnahmen bekommen hatten. Eine spezielle Suche nach Geysiren war nicht eingeplant. Wie auch? Wir konnten nicht einmal sicher sein, ob ein Ozean existierte. Als wir die Fontänen dann entdeckten, änderten wir die Missionsabläufe so weit wie möglich, um die Erscheinungen näher zu untersuchen. Für das erweiterte Programm konzipierten wir eine Reihe von Beobachtungen mit dem Ziel, ein möglichst umfassendes Bild des Phänomens zu bekommen. Dazu gehörten mehrere Fly-bys zur Messung der Massenverteilung in den äußeren Schichten der Südpolregion und natürlich hochauflösende Bilder von der Mondoberfläche.
Erst im Jahr 2013 waren die Gravitationsdaten hinreichend ausgewertet, um eine rund zehn Kilometer starke, flüssige Schicht unterhalb der Südpol-oberfläche bestätigen zu können. Wir wussten jetzt, dass die verborgene Schicht mindestens so groß wie die gesamte Südregion war. Wir konnten aber nicht ausschließen, dass sie den gesamten Himmelskörper umspannte. Unter bestimmten Voraussetzungen war auch ein globales Meer denkbar.
Wir waren davon allerdings nicht sonderlich überzeugt, bis wir unsere Arbeit mit den hochauflösenden Bildern zum Abschluss gebracht hatten. Dann erkannten wir geringfügige Schwankungen der Umlaufbahn, die sich am ehesten mit einem globalen Ozean erklären lassen. Beim momentanen Stand der Mission sind solche Analysen äußerst zeitaufwendig. Es reicht nicht, sich einfach nur die Bilder anzusehen. Da steckt sehr viel mehr Arbeit dahinter.
Können Sie uns Näheres zu den Untersuchungsmethoden erzählen?
Carolyn Porco: Die erste Bestätigung dafür, dass sich etwa 35 Kilometer unterhalb der Südpolregion eine flüssige Schicht befindet, bekamen wir über die Gravitationswerte. Indem wir die Eigenbewegungen der Cassini-Sonde bei ihren Überflügen genau verfolgten, konnten wir die Massenverteilung des darunter liegenden Enceladus-Terrains aufschlüsseln. Nach drei Fly-bys errechnete das damit befasste Gravitationsteam am Südpol dieses Saturnmondes eine ungefähr zehn Kilometer starke Wasserschicht, beginnend, wie gesagt, bei 35 Kilometern Tiefe.
Die Gewissheit, dass sich das Meer um den gesamten Himmelskörper zieht, ergab sich aus der Rotation von Enceladus. Sie ist nämlich nicht gleichförmig, sondern manchmal etwas schneller und manchmal etwas langsamer. Mein Team zog dafür markante Formationen an der Oberfläche als Markierungspunkte heran: So, als würde man einen weißen Strich auf einen Autoreifen malen - dann sieht man bei der Drehung gleich, ob es Abweichungen gibt.
Das Ausmaß der Schwankungen wiederum verrät etwas über das Innenleben des Mondes - zum Beispiel, ob sich die Eisoberfläche anders bewegt als der Kern, weil sie nicht direkt mit ihm verbunden ist. Bei Enceladus ist genau das der Fall, was nur heißen kann, dass seine Oberfläche auf einem flüssigen Film schwimmt.
Cassini war das erste Raumschiff im Saturn-Orbit. Derzeit untersucht die Sonde den Gasriesen und seine Monde. Bild: NASA
Woraus, glauben Sie, besteht dieser Ozean wahrscheinlich?
Carolyn Porco: Wir wissen anhand der Daten jener Cassini-Instrumente, welche die Plumes untersuchten, dass das Meer großteils aus Wasser besteht, mit Spuren von Salz und organischen Komponenten.
Macht der Nachweis eines Ozeans Enceladus zu einem möglichen Lebensträger?
Carolyn Porco: Seit wir wissen, dass es dort nicht nur irgendwelche Flüssigkeiten gibt, sondern dass dieses Wasser direkt den Kern umschließt, ist Enceladus unserer Ansicht nach ein definitiver Kandidat für die Suche nach außerirdischer Biologie. Das dachten wir im Grunde schon vor zehn Jahren. Die jüngsten Untersuchungen brachten nun weitere Ergebnisse. Vielleicht gab es auf diesem Mond im Lauf seiner Geschichte einen viel höheren Energiedurchsatz, als wir bisher ahnten. Wenn ja, hätten potenzielle Organismen mehr Zeit gehabt, sich zu entwickeln. Wer weiß - wenn wir das nächste Mal hinfliegen und genauer nachsehen, finden wir womöglich schon Hummer und Sushi!
Aus den Bildern, die Cassini während einer Sonnenfinsternis 2013 schoss, montierte Porcos Team diese Mosaikaufnahme
Wenn Sie einfach einmal raten - wie könnte Leben auf Enceladus wohl aussehen?
Carolyn Porco: Ehrlich gesagt denken wir höchstens an Mikroorganismen. Ich würde vom Stuhl fallen - vorausgesetzt, ich kann überhaupt noch auf einem Stuhl sitzen, wenn es so weit ist -, falls wir irgend etwas so Hochentwickeltes wie Shrimps oder Seepferdchen finden.
Zurzeit erscheinen auch die Meere des Jupitermondes Europa hochinteressant. Wohin sollten wir die erste Mission senden, falls wir uns entscheiden müssten?
Carolyn Porco: Ich denke, Enceladus ist der absolute Favorit, wenn es darum geht, einen extraterrestrischen Himmelskörper in der habitablen Zone - also mit potenziell lebensfreundlicher Umwelt - so schnell und so mühelos wie möglich studieren zu können. Der Punkt ist die Zugänglichkeit. Wir müssen für die Suche nach Leben dort nicht landen, herumkratzen, bohren, oder das Raumschiff vor Strahlung schützen. Nun, inzwischen haben fachliche und politische Beweggründe dafür gesorgt, dass eine Mission zu Europa gestartet wird. Wunderbar! Sobald das erledigt ist, muss als nächstes Enceladus an die Reihe kommen. Eine ganze Menge Leute möchten nämlich wissen, ob am Südpol dieser kleinen Eiskugel Mikroben vom Himmel regnen.
So könnte es aussehen, wenn Cassini durch die Eruptionen der Enceladus-Geysire fliegt. Bild: Karl Kofoed/NASA
Was unterscheidet die "Europa Clipper"-Mission sonst noch?
Carolyn Porco: Was den Jupitermond betrifft, müssen wir unser Wissen erst einmal auf jenen Stand bringen, den wir bei Enceladus längst erreicht haben, weil wir ihn schon seit elf Jahren intensiv erforschen. Wir brauchen eine komplette Kartierung der Europa-Oberfläche im sichtbaren und im Infrarot-Bereich, um festzustellen, ob von dort thermische Strahlung ausgeht, und so weiter - all das, was Cassini bei Enceladus bereits erledigt hat. Falls es auf Europa Plumes gibt, wird Clipper sie mit seinen Instrumenten durchmustern können. Im Moment sieht es aber nicht so aus, als gäbe es dort solche Gasausstöße. Ein paar von uns arbeiten an einer kleinen Discovery-Mission, die Enceladus erneut aufsucht. Wir haben dabei lediglich eine einzige Sache vor: Mit relativ wenigen Instrumenten immer wieder durch die Plumes zu fliegen, die Materie zu analysieren und nach chemischen Hinweisen auf Leben zu suchen. Das wäre der Ablauf, falls die Mission genehmigt wird. Und wenn Enceladus sich nicht als völlig tot erweist, wäre die einzig logische Konsequenz, danach eine aufwendigere Mission zu starten: Um vor Ort Proben zu entnehmen und zur Erde zu bringen. Ich hoffe, dass ich das noch erleben werde!
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