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Organische Verbindungen im Ozean des Saturnmonds
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Stuttgart
astronews.com
2. Oktober 2025
Der Saturnmond Enceladus schleudert permanent große Mengen
von Eiskristallen ins All, die vermutlich aus einem Ozean in seinem Inneren
stammen. Nun wurde in Daten der Raumsonde Cassini von ganz frischem
Material einige potenziell biologisch relevante organische Moleküle nachgewiesen
- es wären die ersten Moleküle dieser Art aus einem extraterrestrischen Ozean.
Blick über den Südpol des eisigen
Saturnmondes Enceladus: Aus Rissen in der eisigen
Oberfläche des Mondes, die als "Tigerstreifen"
bekannt sind, spritzt Material heraus. Enceladus
Schatten ist deutlich auf den unteren Teilen der
Fontänen zu sehen.
Bild: NASA / JPL-Caltech / Space Science
Institute [Großansicht] |
Der Saturnmond Enceladus misst ungefähr 500 Kilometer im Durchmesser; seine
Oberfläche ist von einer durchschnittlich 25 bis 30 Kilometer dicken Hülle aus
Eis bedeckt. "Im Jahr 2005 entdeckte die NASA-Raumsonde Cassini über
seinem Südpol eine riesige Wolke aus Gas- und Eispartikeln", erklärt Dr. Nozair
Khawaja, der die Studie am Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität
Stuttgart und am Institut für Geologische Wissenschaften der Freien Universität
(FU) Berlin durchgeführt hat. Messungen von Cassini offenbarten später,
dass im Innern des Trabanten ein Ozean aus flüssigem Wasser vorhanden sein muss.
Sie zeigten zudem, dass die Eispartikel organische Moleküle enthalten.
"Allerdings waren die untersuchten Partikel nicht frisch, sondern befanden sich
schon einige Zeit in einer Umlaufbahn um den Mond", betont Khawaja.
Im Jahr 2008 flog Cassini in 21 Kilometer Höhe über der
Mondoberfläche an den Rand des "Eis- und Gas-Geysirs". Die dabei gesammelten
Daten stammen daher aus frischen Eispartikeln, die sich noch wenige Minuten
zuvor im Inneren des Trabanten befunden hatten. Khawaja, der die Studie geleitet
hat, hat diese Messwerte nun zusammen mit dem Doktoranden Thomas R. O’Sullivan,
seinem Stuttgarter Kollegen Prof. Ralf Srama vom IRS sowie der Arbeitsgruppe für
Planetologie und Fernerkundung um Prof. Frank Postberg von der FU Berlin
ausgewertet. An der Studie waren auch Forscherinnen und Forscher aus den USA und
Japan beteiligt.
"Unsere Analyse bestätigt zum einen die Ergebnisse, die bei der Analyse
anderer Cassini-Daten erhalten wurden", sagt Khawaja. "Wir können nun also
ziemlich sicher sein, dass auch die in älteren Eiskörnern im E-Ring entdeckten
einfachen sowie komplexen Verbindungen aus dem Enceladus-Ozean stammen. Wir
vermuten, dass diese Moleküle in sogenannten Hydrothermalfeldern auf Enceladus
synthetisiert werden - das sind Schlote am Grunde des Ozeans, aus denen heißes
Wasser aufsteigt. In den Weltmeeren der Erde gibt es im Umfeld vergleichbarer
hydrothermaler Felder Hinweise auf Leben."
Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler identifizierten in
den Eispartikeln auch Moleküle, die noch nie zuvor in einem Ozean außerhalb der
Erde nachgewiesen wurden. Darunter sind auch solche, die als Bausteine komplexer
Verbindungen dienen können. Derartige Moleküle, zu denen beispielsweise die
sogenannten Pyrimidine zählen, wurden auch schon auf den Asteroiden Bennu und
Ryugu nachgewiesen. Auf der Erde sind Pyrimidine unverzichtbare Bestandteile der
DNA.
In den zuvor analysierten Eispartikeln waren diese Verbindungen nicht
gefunden worden. Ein Grund für diese Diskrepanz ist vermutlich, dass Cassini
bei seiner Reise zum Eis-Geysir mit besonders hohem Tempo unterwegs war. Das
erleichterte es einem zentralen Messinstrument an Bord der Raumsonde,
verlässliche Daten zu organischen Partikeln zu sammeln - dem Cosmic Dust
Analyzer (CDA), einer Art Sensor, der unter Leitung von Ralf Srama am IRS
betrieben wurde. Die Eispartikel schlagen mit hoher Geschwindigkeit auf dem
Instrument ein und werden fragmentiert. Die Bruchstücke verlieren dabei
Elektronen und sind dann positiv geladen. Sie lassen sich von einer negativ
geladenen Elektrode anziehen und erreichen die Sonde umso schneller, je leichter
sie sind.
Wenn man die Flugzeit aller positiv geladener Bruchstücke misst, erhält man
ein sogenanntes Massenspektrum. Daraus kann man dann Rückschlüsse auf das
Ursprungsmolekül ziehen. "Ist die Geschwindigkeit beim Zusammenstoß zu niedrig,
finden sich in diesem Massenspektrum in manchen Fällen Störeinflüsse", erklärt
Khawaja. "Die Signaturen, die die Moleküle hinterlassen, sind dann nicht mehr
eindeutig interpretierbar - sie werden gewissermaßen maskiert." Cassini
hatte 2008 beim Vorbeiflug an dem Eis-Geysir aber ein sehr hohes Tempo: Die
Sonde war mit fast 65.000 km/h unterwegs statt - wie sonst üblich - mit 40.000
km/h oder weniger. Aufgrund der hohen Energie, die die Kollision mit den
Eispartikeln bei dieser Geschwindigkeit freisetzt, werden bestimmte
Störeinflüsse in diesem Bereich des Massenspektrums eliminiert.
Tatsächlich ist Cassini inzwischen Geschichte - die Sonde wurde 2017
kontrolliert zum Absturz gebracht. "Doch selbst heute noch gewähren die Daten,
die ihre Messinstrumente vor vielen Jahren aufgezeichnet haben, neue Einblicke
in den Ozean im Innern des Saturnmondes", erklärt Frank Postberg von der FU
Berlin. Die Forschungsergebnisse zu Enceladus sind so vielversprechend, dass die
europäische Weltraumorganisation ESA für 2040 bereits eine Anschluss-Mission
dorthin plant. An Bord werden dann Messinstrumente sein, die den Eispartikeln
aus dem Innern des Trabanten deutlich mehr Rätsel entlocken können. "Unsere
Resultate werden dabei helfen, diese Instrumente zu designen und die Raummission
zu planen", sagt Khawaja.
Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature Astronomy
veröffentlicht.
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