Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat Kohlendioxid auf Europa, dem Jupitermond, entdeckt, was darauf hindeutet, dass dort geeignete Bedingungen für Leben herrschen könnten. Die Entdeckung weist auf einen Austausch zwischen der eisigen Oberfläche des Mondes und seinem unterirdischen Ozean hin und unterstreicht das Potenzial Europas für bevorstehende Weltraummissionen. Diese Abbildung zeigt eine Wasserdampfwolke, die möglicherweise von der eisigen Oberfläche des Jupitermondes Europa ausgestoßen wird. Bildnachweis: NASA/ESA/K. Retherford/SWRI
Kohlenstoff deutet auf ein günstiges Umfeld für Leben im unterirdischen Ozean hin
Seit Menschen in den Nachthimmel blicken, wundern wir uns über das Leben jenseits der Erde. Wissenschaftler wissen jetzt, dass an mehreren Orten in unserem Sonnensystem geeignete Bedingungen für Leben herrschen könnten. Eines davon ist JupiterDer Mond Europa ist eine faszinierende Welt mit einem salzigen, unterirdischen Ozean aus flüssigem Wasser – möglicherweise doppelt so viel wie in allen Ozeanen der Erde zusammen. Wissenschaftler hatten jedoch nicht bestätigt, ob der Ozean Europas biologisch lebenswichtige Chemikalien enthielt, insbesondere Kohlenstoff, den universellen Baustein für das Leben, wie wir es kennen. Verwenden Sie nun die James Webb-Weltraumteleskophaben Astronomen auf der Oberfläche Europas Kohlenstoff gefunden, der wahrscheinlich aus diesem Ozean stammt. Die Entdeckung deutet auf eine potenziell bewohnbare Umgebung im Ozean Europas hin.
NIRCam (die Nahinfrarotkamera) am James Webb-Weltraumteleskop der NASA hat dieses Bild der Oberfläche des Jupitermondes Europa aufgenommen. Webb identifizierte Kohlendioxid auf der eisigen Oberfläche Europas, das wahrscheinlich aus dem unterirdischen Ozean des Mondes stammt. Diese Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf die potenzielle Bewohnbarkeit des europäischen Ozeans. Der Mond erscheint größtenteils blau, da er bei kürzeren Infrarotwellenlängen heller ist. Die weißen Merkmale entsprechen den Chaos-Terrains Powys Regio (links) und Tara Regio (Mitte und rechts), die verstärktes Kohlendioxideis auf der Oberfläche aufweisen.
Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Samantha K Trumbo (Cornell University), Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)
Das Webb-Weltraumteleskop der NASA findet Kohlenstoffquelle auf der Oberfläche des Jupitermondes Europa
Der Jupitermond Europa ist einer von wenigen Welten in unserem Sonnensystem, die möglicherweise geeignete Bedingungen für Leben bieten könnten. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass unter seiner Wassereiskruste ein salziger Ozean aus flüssigem Wasser mit einem felsigen Meeresboden liegt. Planetenforscher hatten jedoch nicht bestätigt, ob dieser Ozean die für das Leben notwendigen Chemikalien, insbesondere Kohlenstoff, enthielt.
Astronomen verwenden Daten von NASADas James Webb-Weltraumteleskop hat Kohlendioxid in einer bestimmten Region auf der eisigen Oberfläche Europas identifiziert. Die Analyse zeigt, dass dieser Kohlenstoff wahrscheinlich aus dem unterirdischen Ozean stammt und nicht von Meteoriten oder anderen externen Quellen geliefert wurde. Darüber hinaus wurde es in einem geologisch jungen Zeitraum abgelagert. Diese Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf die potenzielle Bewohnbarkeit des europäischen Ozeans.
„Auf der Erde mag das Leben die chemische Vielfalt – je mehr Vielfalt, desto besser. Wir sind ein kohlenstoffbasiertes Leben. Wenn wir die Chemie des europäischen Ozeans verstehen, können wir feststellen, ob er lebensfeindlich ist, wie wir ihn kennen, oder ob er ein guter Ort zum Leben sein könnte“, sagte Geronimo Villanueva vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, Hauptautor einer Studie aus zwei unabhängigen Artikeln, die die Ergebnisse beschreiben.
„Wir glauben jetzt, dass wir Beobachtungsnachweise dafür haben, dass der Kohlenstoff, den wir auf der Oberfläche Europas sehen, aus dem Ozean stammt. Das ist keine triviale Sache. Kohlenstoff ist ein biologisch essentielles Element“, fügte Samantha Trumbo von der Cornell University in Ithaca, New York, Hauptautorin des zweiten Artikels, der diese Daten analysiert, hinzu.
Die NASA plant, im Oktober 2024 ihre Raumsonde Europa Clipper zu starten, die Dutzende nahe Vorbeiflüge an Europa durchführen wird, um weiter zu untersuchen, ob dort geeignete Bedingungen für Leben herrschen könnten.
Diese Grafik zeigt im ersten Panel eine Karte der Oberfläche Europas mit NIRCam (Near Infrarot Camera) am James Webb-Weltraumteleskop der NASA und in den folgenden drei Panels Kompositionskarten, die aus Webbs NIRSpec/IFU-Daten (Near Infrared Spectrograph’s Integral Field Unit) abgeleitet wurden. In den Kompositionskarten entsprechen die weißen Pixel dem Kohlendioxid in der großräumigen Region des gestörten Chaos-Terrains, bekannt als Tara Regio (Mitte und rechts), mit zusätzlichen Konzentrationen in Teilen der Chaos-Region Powys Regio (links). Die zweite und dritte Tafel zeigen Hinweise auf kristallines Kohlendioxid, während die vierte Tafel auf eine komplexe und amorphe Form von Kohlendioxid hinweist.
Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Samantha K Trumbo (Cornell University), Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)
Eine Verbindung zwischen Oberfläche und Ozean
Webb stellt fest, dass Kohlendioxid auf der Oberfläche Europas in einer Region namens Tara Regio am häufigsten vorkommt – einem geologisch jungen Gebiet mit allgemein neu aufgetauchtem Gelände, das als „Chaos-Terrain“ bekannt ist. Das Oberflächeneis wurde zerstört und es hat wahrscheinlich einen Materialaustausch zwischen dem unterirdischen Ozean und der eisigen Oberfläche stattgefunden.
„Frühere Beobachtungen aus dem Hubble-Weltraumteleskop Beweise für aus dem Meer stammendes Salz in der Tara Regio zeigen“, erklärte Trumbo. „Jetzt sehen wir, dass auch dort Kohlendioxid stark konzentriert ist. Wir glauben, dass dies darauf hindeutet, dass der Kohlenstoff seinen endgültigen Ursprung wahrscheinlich im inneren Ozean hat.“
„Wissenschaftler diskutieren darüber, wie stark der Ozean Europas mit seiner Oberfläche verbunden ist. Ich denke, diese Frage war ein wichtiger Treiber für die Erforschung Europas“, sagte Villanueva. „Das deutet darauf hin, dass wir möglicherweise einige grundlegende Dinge über die Zusammensetzung des Ozeans erfahren können, noch bevor wir durch das Eis bohren, um ein vollständiges Bild zu erhalten.“
Beide Teams identifizierten das Kohlendioxid anhand von Daten der Integralfeldeinheit von Webbs Nahinfrarotspektrographen (NIRSpec). Dieser Instrumentenmodus liefert Spektren mit einer Auflösung von 200 x 200 Meilen (320 x 320 Kilometer) auf der Oberfläche Europas, die einen Durchmesser von 1.944 Meilen hat, und ermöglicht es Astronomen, zu bestimmen, wo sich bestimmte Chemikalien befinden.
Kohlendioxid ist auf der Oberfläche Europas nicht stabil. Daher halten es die Wissenschaftler für wahrscheinlich, dass es in einem geologisch jungen Zeitraum geliefert wurde – eine Schlussfolgerung, die durch seine Konzentration in einer Region mit jungem Gelände untermauert wird.
„Diese Beobachtungen nahmen nur wenige Minuten der Zeit des Observatoriums in Anspruch“, sagte Heidi Hammel von der Association of Universities for Research in Astronomy, eine interdisziplinäre Webb-Wissenschaftlerin, die Webbs Zyklus 1 garantierte Zeitbeobachtungen des Sonnensystems leitet. „Selbst in dieser kurzen Zeit konnten wir wirklich große wissenschaftliche Arbeit leisten. Diese Arbeit gibt einen ersten Hinweis auf all die erstaunlichen wissenschaftlichen Erkenntnisse über das Sonnensystem, die wir mit Webb betreiben können.“
Auf der Suche nach einer Feder
Villanuevas Team suchte auch nach Hinweisen auf eine aus der Oberfläche Europas austretende Wasserdampfwolke. Forscher, die das Hubble-Weltraumteleskop der NASA nutzen, berichteten über vorläufige Entdeckungen von Wolken in den Jahren 2013, 2016 und 2017. Es war jedoch schwierig, endgültige Beweise zu finden.
Die neuen Webb-Daten zeigen keine Hinweise auf Schwadenaktivität, was es Villanuevas Team ermöglichte, eine strenge Obergrenze für die Rate des potenziell ausgeworfenen Materials festzulegen. Das Team betonte jedoch, dass ihre Nichtentdeckung eine Wolke nicht ausschließe.
„Es besteht immer die Möglichkeit, dass diese Wolken variabel sind und man sie nur zu bestimmten Zeiten sehen kann. Alles, was wir mit 100-prozentiger Sicherheit sagen können, ist, dass wir bei diesen Beobachtungen mit Webb keine Wolke auf Europa entdeckt haben“, sagte Hammel.
Diese Erkenntnisse könnten dazu beitragen, die NASA-Mission Europa Clipper sowie die ESA zu informieren (Europäische Weltraumorganisation‘s) kommender Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE).
Die beiden Artikel werden am 21. September in Science veröffentlicht.
Das James Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Weltraumobservatorium. Webb löst Rätsel in unserem Sonnensystem, blickt über die fernen Welten um andere Sterne hinaus und erforscht die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin. Webb ist ein internationales Programm, das von der NASA mit ihren Partnern ESA (European Space Agency) und der Canadian Space Agency geleitet wird.