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Jupitermond

Wassertaschen im Eispanzer Europas?

Darstellung des möglichen Querschnitts eines Doppelkamm-Systems auf Europa mit einer darunterliegenden Wassertasche in der Eishülle. © Justice Blaine Wainwright

Möglicherweise gibt es nicht nur tief unter der frostigen Schale des Jupitermonds Europa flüssiges Wasser, sondern auch in der Eiskruste selbst, geht aus einer Studie hervor. Dies legt die Ähnlichkeit von Doppelrücken-Gräben auf der Oberfläche Europas mit einer Eis-Struktur in Grönland nahe, deren Bildungsursache die Forscher untersucht haben. Wie bei der irdischen Version könnten die markanten Gräben demnach auch auf Europa durch die Wirkung von relativ oberflächennahen Wassertaschen im Eis entstanden sein. Die neuen Hinweise auf die Komplexität der Eiskruste Europas bekräftigen den Ruf des Mondes als einer möglichen weiteren Heimat des Lebens im Sonnensystem, sagen die Forscher.

Auf den ersten Blick wirkt er kalt und tot – doch der Jupitermond Europa hat’s in sich, wie Studien in den letzten Jahren verdeutlicht haben. Man geht mittlerweile davon aus, dass er unter einer wahrscheinlich viele Kilometer dicken Eiskruste einen Ozean aus flüssigem Wasser besitzt. Damit gilt der Himmelskörper als einer der heißesten Kandidaten auf der Suche nach extraterrestrischen Lebensformen. Denn im Hinblick auf die erstaunliche Anpassungsfähigkeit des Lebens auf der Erde scheint es möglich, dass sich auch in den verborgenen Wasservorkommen des eisigen Jupitermonds Organismen entwickelt haben.

Als ein wichtiger Hinweis auf den vielschichtigen Aufbau des Mondes gelten zahlreiche Oberflächenstrukturen, die von seiner geologischen Aktivität zeugen. Man nimmt an, dass sie teilweise auf das langsame Auf- und Absteigen von Eismassen zurückzuführen sind. Ein besonders auffälliges Merkmal auf der Oberfläche Europas sind dabei viele sogenannte Doppelkämme, die in einem seitlichen Querschnitt eine M-förmige Struktur ergeben würden. Die Kämme können manchmal über 300 Meter hoch sein und werden von teils fast einen Kilometer breiten Tälern getrennt. Durch welche Prozesse diese Doppelkämme entstehen, gilt bislang als unklar. Auf diese Frage wirft die Studie eines Forscherteams der Stanford University nun neues Licht.

Eisige Doppelkämme im Visier

Wie die Wissenschaftler berichten, kamen sie indirekt zu dem Forschungsthema, denn eigentlich hatten sie sich zuvor mit den Auswirkungen des Klimawandels auf den Eispanzer Grönlands beschäftigt. Doch bei einem Vortrag eines Forschers über den Mond Europa erweiterte sich dann ihr Forschungsfeld: „Bei den gezeigten Aufnahmen der Doppelkämme fiel mir auf, dass sie einer Struktur ähneln, mit der wir uns gerade im Fall des grönländischen Eisschildes genauer befasst hatten“, sagt Erstautor Riley Culberg. Es zeichnete sich dabei ab, dass der M-förmige Kamm im Nordwesten Grönlands eine Miniaturversion der auffälligen Merkmale auf Europa darstellen könnte.

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Somit lag nahe, dass in beiden Fällen ähnliche Prozesse zur Bildung führen. Bei dem grönländischen Doppelkamm konnten die Wissenschaftler diese durch Radardaten und Modellierung der Vorgänge aufklären. Es zeigte sich, dass der Struktur eine Tasche mit unter Druck stehendem flüssigem Wasser im Eis zugrunde liegt. Der Doppelkamm an der Oberfläche entsteht dadurch, dass es zu wiederholten Gefrierprozessen und Brüchen kommt, wodurch letztlich zwei Spitzen nach oben gedrückt werden, erklären die Wissenschaftler.

Aus der Tiefe gespeiste Wasserreservoire

„In Grönland bildete sich dieser Doppelkamm an einem Ort, an dem das Wasser aus den Seen und Flüssen an der Oberfläche in den oberflächennahen Bereich abfließt, sich dort sammelt und wieder gefriert“, sagt Culberg. „Eine Möglichkeit, wie sich ähnliche Wassertaschen im Eis Europas bilden könnten, besteht darin, dass Wasser aus dem subglazialen Ozean durch Risse in die Eiskruste nach oben gepresst wird“, erklärt er. Vor dem Hintergrund der Häufigkeit der Doppelkammstrukturen auf der Mondoberfläche würde dies bedeuten, dass es dort viele solcher Wassertaschen im Eis gibt, sagen die Wissenschaftler.

Die Studienergebnisse tragen damit zu den Hinweisen bei, dass die Eishülle Europas von geologischen und hydrologischen Prozessen geprägt ist, die eine Dynamik und somit einen möglichen Austausch von Substanzen ermöglichen. Diese Annahme wurde bisher vor allem durch Hinweise auf Eis-Geysire gestützt, aus denen offenbar an manchen Stellen der Oberfläche Wasser aus der Tiefe nach oben dringt. Wie die Forscher erklären, sind Hinweise auf Komplexität und dynamische Prozesse der Eishülle Europas für die Einschätzung des Potenzials für die Entwicklung von Leben wichtig. Denn sie könnten den Austausch zwischen dem subglazialen Ozean und den an der Oberfläche angesammelten Nährstoffen von benachbarten Himmelskörpern erleichtern.

Ob die Wissenschaftler mit ihren Vermutungen zur Ursache der Doppelkammstrukturen auf Europa recht haben, könnten zukünftige Missionen zu dem Mond klären. Denn eisdurchdringendes Radar wird zu den derzeit geplanten Instrumenten für die Erkundung Europas aus dem Weltraum gehören. Die Ergebnisse der aktuellen Studie liefern Forschern dabei eine Radarsignatur, mit der sie den möglichen Prozess der Doppelkamm-Bildung bestätigen oder widerlegen können. „Zur Entstehung der Doppelkämme präsentieren wir zwar nun einen weiteren Erklärungsansatz unter den vielen bisherigen – wir können ihn aber durch Beobachtungen der Bildung eines ähnlichen Merkmals auf der Erde untermauern. Das eröffnet neue Möglichkeiten für sehr spannende Entdeckungen im Fall Europas“, so Culberg.

Quelle: Stanford University, Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-022-29458-3

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