Seit die Raumsonde Cassini vor fast 20 Jahren Wasserdampfwolken entdeckte, die aus Geysiren auf Enceladus, dem eisbedeckten Ozean des Saturn, ausströmten Mond war ein heißes Thema.
Das James-Webb-Weltraumteleskop hat jetzt die bisher größte Wolke gesichtet. Das erstaunlich empfindliche Auge des Teleskops maß einen Wasserdampfausbruch, der mindestens 10.000 Kilometer (über 6.000 Meilen) weit in den Weltraum schoss. Das ist etwa 20-mal so groß wie Enceladus selbst, und es hat Wissenschaftlern einen beispiellosen Einblick in die Funktionsweise gegeben der MondGeysire versorgen die Eisringe des Saturn mit Material.
„Als ich mir die Daten ansah, dachte ich zunächst, ich hätte mich geirrt, es war einfach so schockierend, eine Wolke zu kartieren, die mehr als das 20-fache des Durchmessers hatte der Mond„, sagt der Planetenforscher Geronimo Villanueva vom Goddard Space Flight Center der NASA.
„Die Wolke geht weit über das hinaus, was wir uns hätten vorstellen können.“
Die Geysire, die Cassini 2005 entdeckte, veränderten alles, was wir über den kalten Mond dachten: Sie waren der Beweis dafür, dass Enceladus keine feste, gefrorene Kugel war, wie bisher angenommen wurde, sondern dass unter seiner Hülle aus dickem Eis ein globaler, flüssiger Ozean lauert, der von den Geysiren flüssig gehalten wird Wärme, die durch den ständigen Push-Pull-Effekt seiner gravitativen Wechselwirkung mit Saturn entsteht.
Und wo flüssiges Wasser ist, kann auch Leben sein.
Das ist immer noch eine offene Frage, da es nicht gerade einfach ist, durch kilometerlanges Eis auf einer fremden Welt zu suchen, um nach Mikroben zu suchen. Aber Enceladus ist auch aus anderen Gründen faszinierend – nicht zuletzt wegen seines Beitrags zum Ringsystem des Saturn.
Im Jahr 2011 entdeckten Wissenschaftler des Herschel-Infrarotobservatoriums, dass Enceladus nicht nur aktiv Wasser wahllos in den Weltraum ausstößt. Seine Geysire erzeugen einen diffusen und unscharfen donutförmigen Ring oder Torus aus mikroskopisch kleinen gefrorenen Partikeln, meist Wassereis, mit einigen Spuren von Silikaten, Kohlendioxid und Ammoniak. Sein Mittelpunkt ist der gleiche Ort wie der E-Ring des Saturn, der zweitäußerste Saturnring, und die Umlaufbahn von Enceladus.
„Die Umlaufbahn von Enceladus um Saturn ist relativ schnell, nur 33 Stunden. Während er um Saturn kreist, der Mond und ihre Strahlen spucken im Grunde genommen Wasser aus und hinterlassen einen Halo, fast wie ein Donut, in ihrem Kielwasser“, erklärt Villanueva. „Bei den Webb-Beobachtungen war die Wolke nicht nur riesig, sondern es gab einfach überall Wasser.“
Wasserdampf ist im Weltraum schwer zu finden, da er bei den meisten Wellenlängen transparent ist. Im Infraroten hingegen fluoresziert Wasserdampf, weshalb das Infrarot-Observatorium Herschel den Torus 2011 entdecken konnte. Das JWST ist ein Infrarot-Teleskop, das deutlich leistungsfähiger ist als Herschel.
Im November 2022 sammelte das JWST nur 4,5 Minuten lang Daten über Enceladus. Das reichte aus, um die größte Wolke einzufangen, aus der jemals jemand ausbrechen sah der Mond – ein direkter Beweis dafür, wie die Fahnen in den Torus eindringen.
Anhand dieser Daten konnte das Team die Ausstoßrate der Wolke ermitteln. Zum Zeitpunkt der Beobachtungen spuckte Enceladus Wasserdampf mit einer Geschwindigkeit von 300 Litern (79 Gallonen) pro Sekunde aus. Das entspricht ungefähr dem Wasserinhalt von zwei Badewannen. Stellen Sie sich den Wasserdruck vor, der erforderlich ist, um Ihre Badewanne in einer halben Sekunde zu füllen. Danach hätten Sie wahrscheinlich keine Badewanne mehr.
Die Forscher berechneten außerdem, dass etwa 30 Prozent des Wasserdampfs im Torus verbleiben würden. Die restlichen 70 Prozent versorgen den Rest des Saturnsystems, einschließlich der Eisringe und der oberen Saturnatmosphäre.
Bedauerlicherweise scheinen die Wolken wahrscheinlich zu diffus zu sein, um mögliche molekulare Lebenszeichen zu erkennen, von denen die Wissenschaftler hofften, dass sie beim Durchfliegen gesammelt werden könnten. Dies hilft jedoch dabei, einzugrenzen, wo und wie nach Biomolekülen gesucht werden muss, wenn astrobiologische Missionen den eisigen Mond erreichen.
Und auf der Oberfläche von Enceladus entdeckte das Team etwas, bei dem es sich um Cyanidverbindungen handeln könnte. Obwohl Zyanid giftig ist, könnte es eine Schlüsselrolle bei der Entstehung des Lebens auf der Erde gespielt haben, und wenn es sich auf der Oberfläche von Enceladus befindet, wäre seine Anwesenheit sehr faszinierend.
In seiner zweiten Beobachtungsrunde wird JWST für einen längeren Blick nach Enceladus zurückkehren. Wissenschaftler hoffen, dass dies weitere Hinweise auf die Möglichkeit von Leben auf Enceladus liefern wird. Insbesondere suchen die Forscher nach Wasserstoffperoxid, einem Biomolekül mit vielfältigen Funktionen.
„Enceladus ist eines der dynamischsten Objekte im Sonnensystem und ein Hauptziel bei der Suche der Menschheit nach Leben außerhalb der Erde“, sagt der Geochemiker Christopher Glein vom Southwest Research Institute.
„In den Jahren, seit die NASA-Raumsonde Cassini Enceladus zum ersten Mal beobachtete, sind wir immer wieder erstaunt darüber, was auf diesem außergewöhnlichen Mond passiert.“
Die Forschung wurde angenommen Naturastronomieund ein Vorabdruck ist über die NASA-Website verfügbar.