Saturnmond Enceladus besitzt stabiles inneres Wärmesystem im verborgenen Ozean

Oxford (Großbritannien) – Eine neue Studie hat erstmals messbare Wärmeströme auch am Nordpol des Saturnmondes Enceladus nachgewiesen. Damit wird die bisherige Annahme widerlegt, wonach die geothermische Aktivität des Eismondes allein auf die spektakuläre Südpolregion beschränkt ist.

Wie das Forschungsteam unter Leitung von Dr. Carly Howett und Dr. Georgina Miles von der Universität Oxford und dem Southwest Research Institute und des Planetary Science Institute (USA) aktuell im Fachjournal „Science Advances“ (DOI: 10.1126/sciadv.adx4338) berichtet, verfügt Enceladus damit über ein stabiles energetisches Gleichgewicht und somit auch über eine zentrale Voraussetzung für die Entstehung und langfristige Existenz von Leben.

Bereits bekannt war, dass unter der gefrorenen Oberfläche des rund 500 Kilometer großen Mondes ein globaler, salzhaltiger Ozean existiert, aus dem am Südpol gewaltige geysirartige Fontänen aus Wasserdampf und Eispartikeln austreten. Diese Aktivität wird durch sogenannte Gezeitenerwärmung verursacht, wenn die enorme Schwerkraft des Saturn den Mond während dessen Umlauf dehnt und staucht, wodurch Wärme im Inneren entsteht. Bislang konnte diese Aktivität jedoch nur am Südpol des Enceladus nachgewiesen werden, weshalb einige Wissenschaftler bezweifelten, dass auch global ein stabiles Gleichgewicht zwischen dieser inneren Energiezufuhr und der Wärmeabgabe existiert. Diese ist nicht zuletzt entscheidend dafür, dass der Ozean flüssig bleibt und nicht zufriert, oder umgekehrt, dass er nicht überhitzt und instabil wird.

Alte Daten liefern neuen Erkenntnisse

Miles‘ Team Forscherteam nutzte Daten der NASA-Raumsonde „Cassini“, um Temperaturmessungen des Nordpols während zweier Jahreszeiten – Winter 2005 und Sommer 2015 – zu vergleichen. Dadurch konnte berechnet werden, wie viel Wärme aus dem inneren Ozean durch die Eiskruste bis zur Oberfläche gelangt und schließlich in den Weltraum entweicht. Überraschenderweise war die Oberfläche der Nordpolarregion wärmer als erwartet. Dies deuteten die Forschenden als Hinweis darauf, dass auch dort Wärme aus dem Inneren aufsteigt.

Die berechnete Wärmeabstrahlung beträgt etwa 46 ± 4 Milliwatt pro Quadratmeter, was auf den ersten Blick gering erscheint, tatsächlich aber rund zwei Dritteln der durchschnittlichen Wärmeabgabe durch die kontinentale Erdkruste entspricht. Hochgerechnet auf die gesamte Enceladus-Oberfläche ergibt das eine Wärmeleistung von rund 35 Gigawatt. Das entspricht etwa so viel Energie, wie über 66 Millionen Solarpaneele oder rund 10.500 moderne Windkraftanlagen liefern könnten (s. Titelabb.).

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Wird dieser Wert mit der bekannten Hitzeabgabe der Südpolarregion kombiniert, ergibt sich eine Gesamtleistung von etwa 54 Gigawatt. Dieser Wert entspricht nahezu der exakt der theoretisch berechneten Energiezufuhr durch Gezeitenkräfte (50–55 GW). Diese Übereinstimmung lege nahe, dass sich Enceladus in einem thermischen Gleichgewicht befindet und sein Ozean über geologische Zeiträume stabil und flüssig bleiben kann. Damit erfüllt der Mond eine wesentliche Voraussetzung für die Entstehung und den Fortbestand von Leben.

„Enceladus ist eines der aussichtsreichsten Ziele auf der Suche nach Leben außerhalb der Erde“, betonte Dr. Miles. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass seine Energiequelle langfristig stabil ist – ein entscheidender Faktor für die Entwicklung biologischer Prozesse.“

Auch Howett unterstreicht die Bedeutung der Ergebnisse: „Die Balance zwischen Energiegewinn und -verlust ist der Schlüssel, um zu verstehen, ob Enceladus tatsächlich lebensfreundliche Bedingungen bietet. Dass sich diese Stabilität nun bestätigt, ist ausgesprochen spannend.“

Neubestimmung der Dicke des Eispanzers

Darüber hinaus konnten die Forschenden aus den thermischen Daten erstmals Rückschlüsse auf die Eisdicke der Hülle ziehen. Demnach ist die Kruste am Nordpol etwa 20 bis 23 Kilometer dick, im globalen Durchschnitt 25 bis 28 Kilometer und damit etwas mehr, als frühere Modellrechnungen ergaben. Diese Erkenntnisse sind besonders wichtig für zukünftige Missionen, die Enceladus genauer untersuchen wollen, etwa durch Landegeräte oder Unterwasserroboter, um direkt nach chemischen oder biologischen Spuren zu suchen.

Dr. Miles betonte, dass die Entdeckung nur durch die langjährige Mission von Cassini möglich war: „Die feinen Temperaturunterschiede, die den Wärmefluss verraten, sind extrem schwer zu messen. Erst durch die über ein Jahrzehnt gesammelten Daten ließ sich dieses Bild rekonstruieren. Das zeigt, wie wichtig langfristige Missionen zu potenziell lebensfreundlichen Welten sind.“

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Recherchequelle: University of Oxford

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Andreas Müller

Fachjournalist Anomalistik | Autor | Publizist