Strömungen unter Europas Eis sprechen für lebensfreundliche Bedingungen

7. Dezember 2013, 18:05
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Furchennetz in Äquatornähe weist auf Wasser-Bewegung im Ozean unter der Oberfläche hin

Der Jupitermond Europa zählt zu den wenigen Himmelskörpern im Sonnensystem, auf denen Wasser in flüssiger Form vermutet wird. Damit steht er ganz oben auf der Liste der Kandidaten, die Leben beherbergen könnten. Mehrere starke Indizien sprechen dafür, dass sich unter einer kilometerdicken Eisschicht ein gewaltiger Salzwasserozean befindet. Zu diesen Anhaltspunkten zählt ein komplexes Netz aus Furchen und Rissen im Oberflächeneis, das rund um die Äquatorregion des Mondes besonders stark ausgeprägt ist.

Nun hat ein internationales Forscherteam eine mögliche Erklärung für diese Verteilung gefunden: Die Wissenschafter aus den USA und Deutschland haben entdeckt, dass in Äquatornähe wärmeres Wasser aus dem Innern des Mondes aufsteigt und vermutlich für eine starke Meeresströmungen unter der Eisschicht sorgt.

Planetologen glauben, dass der Ozean unter dem Eis durch Gezeitenkräfte und die im Inneren des Himmelskörpers gespeicherte Wärme flüssig gehalten wird. Bereits 1998 wiesen Messungen des Magnetometers an Bord der NASA-Raumsonde "Galileo" auf die Existenz der Wassermassen hin. Bis heute ist nicht eindeutig bewiesen, dass es diesen Ozean tatsächlich gibt. Noch viel weniger ist über die möglichen Eigenschaften eines solchen Meeres bekannt – etwa, ob dort Voraussetzungen herrschen, die das Entstehen von Leben ermöglichen könnten. Die nun im Fachjournal "Nature Geoscience" veröffentlichten Ergebnisse sprechen allerdings für solche Bedingungen.

Blick unter die Eisdecke

Die neuen Modellrechnungen des Teams von der University of Texas und des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung erlauben einen theoretischen Blick unter die Eisdecke: Ihre Simulationen offenbaren, welche Strömungen im Ozean herrschen: "Die Bewegungen in Europas Ozean werden durch Temperaturunterschiede angetrieben", sagt Max-Planck-Forscher Johannes Wicht. Wärmeres und darum leichteres Wasser steigt nach oben, kälteres Wasser sinkt ab.

Forscher bezeichnen diese Bewegung als Konvektion. Sie transportiert Wärme aus den Tiefen des Ozeans nach außen. "Unsere Computersimulationen zeigen, dass die Konvektion in der Äquatorregion stärker ist als an den Polen. Darum ist das Wasser in niedrigen Breiten wärmer und die Eisdecke wird effektiver geheizt", fasst Wicht die neuen Ergebnisse zusammen.

Ob und wie genau diese Wärme die Risse in der Eisschicht verursacht, ist noch nicht endgültig geklärt. Möglicherweise spielt dabei nicht nur die höhere Temperatur eine Rolle. Das von unten gewärmte Eis hat zusätzlich einen geringeren Salzgehalt. "Beides sorgt dafür, dass dieses Eis leichter ist als die darüber liegende Schicht und dadurch zur Oberfläche drängt", so Wicht. Die Bewegungen im Eis führen wahrscheinlich zu den Brüchen und Rissen.

Zwei Kräfte beeinflussen Wasserströmungen

In ihren Rechnungen berücksichtigten die Wissenschafter, dass im Wesentlichen zwei Effekte die Art der Wasserströmungen im unterirdischen Ozean bestimmen: Zum einen steigt wärmeres Wasser aus dem Innern des Monds nach oben, zum anderen wirkt sich seine Rotation aus: Die Corioliskraft lenkt diese Ströme ab. Wie genau das Wasser fließt, ergibt sich aus dem Zusammenspiel beider Einflüsse. In Europas Ozean scheint sich die Corioliskraft weniger stark auszuwirken als bisher angenommen. "Darum unterscheiden sich unsere neuen Computermodelle deutlich von ihren Vorgängern," meint Wicht.

Neben den Wasserbewegungen in radialer Richtung fanden die Forscher auch drei ausgeprägte Strömungen, die weitestgehend parallel zu den Eisdecken in West- beziehungsweise Ostrichtung verlaufen: Am Äquator fließt das Wasser nach Westen, in den Polregionen nach Osten. "Auf der Erde finden sich im Meer ähnlich verlässliche Strömungen, etwa der Golfstrom", sagt Wicht. Ob auch diese sogenannten Jetstreams Auswirkungen auf die darüber liegende Eisdecke haben, ist allerdings unklar. (red, derStandard.at, 07.12.2013)

  • Die Aufnahme der NASA-Sonde "Galileo" von der sogenannten Conamara-Region zeigt das Netz aus Furchen und Spalten im Eis des Jupitermondes Europa. Warum das Muster gerade in Äquatornähe besonders ausgeprägt ist, hat nun ein internationales Forscherteam mit Hilfe neuer Modellrechnungen herausgefunden.
    foto: jpl/nasa

    Die Aufnahme der NASA-Sonde "Galileo" von der sogenannten Conamara-Region zeigt das Netz aus Furchen und Spalten im Eis des Jupitermondes Europa. Warum das Muster gerade in Äquatornähe besonders ausgeprägt ist, hat nun ein internationales Forscherteam mit Hilfe neuer Modellrechnungen herausgefunden.

  • Die Simulationen zeigten den Wissenschaftern, dass der Ozean unter dem Eispanzer Europas in der Äquatorregion wärmer ist als an den Polen. Hier sind diese Bereiche rot dargestellt.
    grafik: jpl/nasa/mps

    Die Simulationen zeigten den Wissenschaftern, dass der Ozean unter dem Eispanzer Europas in der Äquatorregion wärmer ist als an den Polen. Hier sind diese Bereiche rot dargestellt.

  • Diese Grafik macht unterschiedliche Strömungssysteme auf dem Jupitermond sichtbar. Wie das Wasser unter dem Eis fließt, ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Corioliskraft und Konvektionsströmung. Die Berechnungen ergaben, dass das Wasser am Äquator nach Westen, in den Polregionen nach Osten fließt. Vergleichbare Strömungen finden sich auch in den Ozeanen auf der Erde.
    grafik: university of texas institute for geophysics

    Diese Grafik macht unterschiedliche Strömungssysteme auf dem Jupitermond sichtbar. Wie das Wasser unter dem Eis fließt, ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Corioliskraft und Konvektionsströmung. Die Berechnungen ergaben, dass das Wasser am Äquator nach Westen, in den Polregionen nach Osten fließt. Vergleichbare Strömungen finden sich auch in den Ozeanen auf der Erde.

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