NASA-Studie: Ozean auf Jupitermond Europa wahrscheinlich chemisch ausgewogen

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Nahaufnahme des sogenannten “Chaos Terrains” auf der Oberfläche des Jupitermondes Europa durch die NASA-Sonde “Galileo”.

Copyright: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Pasadena (USA) – Eine aktuelle NASA-Studie kommt zu dem Schluss, dass in dem unter einem mächtigen Eispanzer verborgenen Ozean auf dem Jupitermond Europa wahrscheinlich selbst dann noch Leben existieren könnte, wenn es darin keine vulkanisch-hydrothermale Aktivitäten geben würde. Grund hierfür sei die wahrscheinlich vorhandene chemische Ausgewogenheit der im Wasser gelösten chemischen Elemente, die jener der irdischen Ozeane zu gleichen scheint.

Während die Existenz eines salzhaltigen und bis zu 100 Kilometer tiefen Europa-Ozeans mittlerweile als nachgewiesen gilt (…GreWi berichtete), diskutieren Wissenschaftler immer noch darüber, ob in diesem Ozean auch genügend Rohmaterialien und chemische Energie im für die Entstehung von Leben notwendigen geeigneten Verhältnis zueinander vorhanden sind, um so biologische Prozesse in Gang zu bringen und zu halten.

Wie das Team um Steve Vance vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell im Fachjournal “Geophysical Research Letters” (DOI: 10.1002/2016GL068547) berichtet, haben sie das Potential des Jupitermondes zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff mit Prozessen auf der Erde verglichen.

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“Es ist das ausgewogene Verhältnis dieser zwei Elemente, die ein Schlüsselindikator der für das irdische Leben zur Verfügung stehenden Energie sind”, erläutern die Autoren. “Tatsächlich kamen wir zu miteinander vergleichbaren Verhältnissen: In beiden Welten (Erde und Europa) liegt die Sauerstoffproduktion um etwa das 10-Fache über der von Wasserstoff.”

Dadurch zeichnet das Ergebnis der aktuellen Studie nun ein noch komplexeres und offenbar noch sehr viel erdähnlicheres Bild der Zusammensetzung des Europa-Ozeans, als bislang bekannt.

“Wir haben diesen fremden Ozean mit Methoden analysiert, mit denen wir normalerweise die Energie- und Nährstoffbewegung innerhalb irdischer Systeme untersuchen”, erläutert Vance und führt weiter aus: “Der Kreislauf von Sauerstoff und Wasserstoff im Europa-Ozean ist wahrscheinlich einer der Hauptantriebe, für die Chemie und jegliches potentielle Leben darin – geradeso, wie dies auf der Erde der Fall ist.”

Der hierzu notwendige Wasserstoff gelangt wahrscheinlich durch die sogenannte Serpentinisierung in den Europa-Ozean. Hierbei reagiert das Meerwasser des mit Gestein und Felsen, wodurch sich neue Mineralien bilden und Wasserstoff abgegeben wird. Im Boden des Europa-Ozeans könnten sich hierzu – wie in den Meeren der Erde – Risse bilden, und so frisches Gestein dem Ozeanwasser aussetzen.

Auf diese Weise, so vermuten Wissenschaftler dringt Wasser bis zu 6 Kilometer tief in die planetare Kruste der Erde ein. Auf Europa, das zeigen die Computersimulationen der Forscher, könnte Wasser sogar bis zu 25 Kilometer tief in die Kruste des Mondes einsickern und hier entsprechend umfangreich chemische Reaktionen hervorrufen.

Der andere Teil der lebensnotwendigen Energie würde von Oxidationsmitteln wie Sauerstoff und anderen Verbindungen zur Verfügung gestellt, die mit Wasserstoff reagieren, der von der eisigen Oberfläche stammt. Tatsächlich ist Europa fortwährend der hohen Strahlung seines Mutterplaneten Jupiter ausgesetzt, die Wassereismoleküle aufspaltet und so die hierfür notwendigen Materialien erzeugt. Die Europaoberfläche selbst weist Merkmale dafür auf, dass sie selbst durch geologische Prozesse ins Mondinnere taucht und somit fortwährend ausgetauscht wird. Auf diese Weise könnten die an der Oberfläche entstehenden Oxidantien in den Ozean gelangen.

“Diese Oxidationsmittel aus dem Eis wirken wie der Pluspol einer natürlichen Batterie und die Chemikalien am Boden des Ozeans, sogenannte Reduktionsmittel, wie deren Minuspol”, erläutert der Mitautor der Studie Kevin Hand, ebenfalls vom JPL. “Ob nun Leben und biologische Prozesse diesen Kreislauf vervollständigen ist Teil genau jener Motivation, die unsere derzeitige und zukünftige Erforschung von Europa antreibt.”

Da die Schwerkraft des Jupiter Europas Nachbarmond Io derart staucht und zieht, dass dieser starke vulkanische Aktivität aufweist, vermuten Wissenschaftler schon lange, dass es solche Aktivitäten auch am Grunde des Europa-Ozeans geben könnte. Auf diese Weise könnten – etwa durch hydrothermale Quellen – zusätzlich Mineralien vom Meeresboden ins Wasser gelangen.

Während frühere Untersuchungen noch vermutet hatten, dass derartige Prozesse die Grundvoraussetzung für die Entstehung lebensfreundlicher Bedingungen im Europa-Ozean sind, zugleich aber ein Überschuss an Oxidationsmitteln von der Oberfläche das Wasser zu sauer für die Entstehung von leben machen würde, zeigt die aktuelle Analyse, dass die Menge an Oxidationsmitteln durch die ebenfalls großen Mengen an Wasserstoff (der durch die bereits beschriebene Serpentinisierung entsteht) diesen Überschuss in genau jenem Verhältnis ausgleichen könnte, wie wir es in den fraglos lebensfreundlichen Ozeanen der Erde vorfinden.”

Derzeit planen sowohl die NASA als auch die europäische Raumfahrtagentur ESA Forschungsmissionen zu Europa, um die etwa ab den 2020er Jahren die Zusammensetzung der Eiskruste und Hinweise auf den darunterliegenden verborgenen Ozean untersuchen sollen.

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