Zwischen 2004 und 2017 untersuchte das amerikanische Raumschiff Cassini erstmals das Saturn-System aus der Umlaufbahn. Diese verlängerte Mission ermöglichte es, einen Lander auf Titan zu platzieren, die Rotation des Saturn zu messen oder die erstaunlichen Merkmale eines winzigen Mondes, Enceladus, zu zeigen. Mit einem Durchmesser von 500 km und Oberflächentemperaturen um -200 ° Celsius ist zu erwarten, dass Enceladus vollständig tot ist. Im Gegenteil, es ist eine der erstaunlichsten Überraschungen der Cassini-Mission.
In der Nähe des Südpols von Enceladus wurden riesige Geysire fotografiert. Sie steigen bis zu 500 km in die Höhe, bevor sie den Ring E des Saturn füttern. Spätere Schwerkraft- und Librationsmaßnahmen haben der planetologischen Gemeinschaft Gewissheit gebracht: Die Enceladus-Geysire haben ihre Quelle in einem riesigen unterirdischen Ozean. Diese Entdeckungen haben den kleinen Mond zu einer der Prioritäten für die Suche nach außerirdischem Leben gemacht. Leider ist die nächste Mission in Richtung Saturn noch nicht lange geplant.
Es gibt jedoch noch viele Entdeckungen in den Daten, die von der Cassini-Mission gesammelt wurden. Dies ist der Fall bei einer Studie, die am 2. Oktober 2019 von einem deutschen Team veröffentlicht wurde. Die Forscher führten eine sehr gründliche Analyse der Daten durch, die mit einem wissenschaftlichen Instrument der Raumsonde, dem kosmischen Staubanalysator, gesammelt wurden. Sie entdeckten neue chemische Signaturen, die zuvor unbemerkt geblieben waren. Sie fanden organische Verbindungen mit Stickstoff- und Sauerstoffatomen. Sie denken, dass diese Verbindungen Ethanal und Ethylamin sind.
Was diese Ankündigung sehr interessant macht, ist, dass diese organischen Verbindungen auf der Erde die Quelle der chemischen Reaktionen sind, die Aminosäuren und Proteine produzieren, die grundlegende Komponenten für das Erscheinen des Lebens sind. Das deutsche Team, das diese Ergebnisse bekannt gab, setzt sich größtenteils aus denselben Forschern zusammen, die 2018 über die Entdeckung komplexer organischer Moleküle in den Enceladus-Geysiren berichteten.
Enceladus soll Geysire haben, die mit einem salzigen unterirdischen Ozean verbunden sind, der relativ komplexe organische Verbindungen enthält. Dieser Ozean interagiert mit einem felsigen Kern. Es kann hydrothermische Entlüftungsöffnungen geben, eine Energiequelle, die verwendet werden könnte, um die chemischen Reaktionen zu befeuern, die für die Bildung von Aminosäuren, Proteinen und vielleicht mehr erforderlich sind. Auf der Erde wurden die ältesten Fossilien von Mikroorganismen in der Nähe von hydrothermalen Quellen entdeckt. Sie könnten mehr als 4 Milliarden Jahre alt sein. Einige Forscher glauben sogar, dass in dieser Umgebung das Leben aufgetaucht ist. Wenn alle Bedingungen stimmen, hätte Enceladus die gleiche Geschichte kennen können.
Leider ist diese Hypothese schwer zu überprüfen. Was uns interessiert, ist am Grund eines Ozeans, der selbst mit einer dicken Eiskruste bedeckt ist. Und Enceladus ist ein Dutzend Jahre von uns entfernt und befindet sich in einer guten Umlaufbahn. Dennoch könnte diese Entdeckung die Entwicklung einer neuen Weltraummission vorantreiben, die Enceladus gewidmet ist. Das nächste Raumschiff, das in Richtung Saturn geschickt wird, ist die Libellenmission im Jahr 2026. Die Mission wird eine Quadcopter-Drohne auf Titan abwerfen, einen weiteren faszinierenden Saturnmond. Vielleicht könnte eine kleine sekundäre Nutzlast auf den Roboter gepfropft werden, um die Enceladus-Geysire zu untersuchen.
Wie die Erde beherbergt Enceladus komplexe organische Moleküle
– Nachrichten vom 3. Juli 2018 –
Unser System ist reich an organischen Verbindungen. Diese Moleküle, deren Zusammensetzung mindestens ein Kohlenstoffatom umfasst, gelten als chemische Grundelemente des Lebens. Deshalb werden sie organische Moleküle genannt. Bislang sind die organischen Verbindungen im Sonnensystem relativ einfach: Methan beispielsweise besteht aus nur 5 Atomen. Diese einfache organische Chemie scheint sehr verbreitet zu sein. Einige Forscher denken sogar, dass es sich vor der Geburt unseres Sonnensystems im interstellaren Medium gebildet haben könnte. Aber beherbergt unser Sonnensystem auch komplexe organische Chemie außerhalb der Erde?
Ein Team der Universität Heidelberg in Deutschland denkt, dass dies auf Enceladus möglich ist. Die Daten, die als Grundlage für ihre Studie dienen, stammen von der Raumsonde Cassini, die im vergangenen Jahr in die Atmosphäre von Saturn eintauchte. Vor ihrem spektakulären Epilog hat die Raumsonde Cassini Spektralanalysen der Wassergeysire am Südpol von Enceladus durchgeführt. Diese Analysen zeigen die Anwesenheit komplexer organischer Moleküle. Dies ist das erste Mal, dass wir es außerhalb der Erde entdecken.
Bis dahin hatten die verschiedenen organischen Moleküle, die im Sonnensystem entdeckt wurden, eine Masse von etwa 50 Einheiten einheitlicher Atommasse. Diese Einheit entspricht einem Zwölftel der Masse eines Kohlenstoffatoms 12. Ein Methanmolekül hat zum Beispiel eine Masse von 16 Einheiten einer einheitlichen Atommasse. Einige der von Cassini in Enceladus-Geysiren nachgewiesenen organischen Molekülfragmente weisen Massen von mehr als 200 Einheiten einheitlicher Atommasse auf. Sie sind sehr komplexe Moleküle aus Hunderten von Kohlenstoffatomen, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Das sind Moleküle, die sich sehr von denen unterscheiden, die auf dem Planeten Mars oder auf Kometen entdeckt wurden.
Unter der Eiskruste von Enceladus erlaubt die komplexe Chemie die Bildung dieser Moleküle. Es ist jetzt fast sicher, dass Enceladus einen Ozean von Salzwasser tief unter seinem Eis begraben hat. Vielleicht beherbergt der Meeresboden von Encelade hydrothermale Aktivität: Schwarze Raucher, Arten von kleinen Unterwasservulkanen, könnten die Energie und Wärme liefern, die für diese chemischen Reaktionen notwendig sind. Die organischen Moleküle würden dann durch Blasen an die Spitze des Ozeans gebracht werden, bevor sie von den Geysiren in den Weltraum ausgestoßen werden. Dieses Ökosystem von Schwarzen Rauchern, unterirdischen Ozeanen und Geysiren könnte mehrere Milliarden Jahre bestehen. Dies ist nicht ausreichend, um ein Protein spontan zu bilden. Die Enceladus-Geysire bieten jedoch eine einzigartige Gelegenheit zu wissen, was in den Tiefen des kleinen Saturnmondes geschieht.
Wir müssen geduldig sein: Es ist keine Weltraummission zum Saturnsystem geplant, und selbst wenn eine solche Mission bestätigt wird, wird es zwischen fünf und zehn Jahren Entwicklung dauern, dann fünf bis zehn Jahre, bevor wir die ersten Ergebnisse sehen. Es ist daher zu hoffen, dass Cassinis Ergebnisanalysen neue interessante Daten erschließen werden.
Ein Organismus des terrestrischen Meeresbodens könnte im Meer von Enceladus überleben
– Nachrichten vom 13. März 2018 –
In den letzten Jahren vermehren sich die Orte des Sonnensystems, in denen wir hoffen, eines Tages Spuren des Lebens finden zu können. Es gibt natürlich Mars und auch einige gefrorene Monde im Orbit um die Gasriesen oder sogar andere kleinere Himmelskörper wie Ceres. Diese Umgebungen könnten zumindest einige der Bestandteile beherbergen, die für das Erscheinen von Leben notwendig sind, so wie wir es auf der Erde kennen. Parallel dazu entdecken wir auf der Erde immer mehr Organismen, die extremen Bedingungen standhalten können und fast alle anderen Lebensformen töten. Sie werden extremophile Organismen genannt. Sie sind oft sehr einfache Wesen, die aus einer einzigen Zelle bestehen, aber das sind die Überreste des Lebens. Mit harten Bedingungen und Lebewesen, die der Hölle widerstehen können, könnte die Lebensgleichung eine günstige Lösung an anderer Stelle im Sonnensystem gefunden haben.
Bevor wir eine solche Entdeckung machen, können wir uns schon fragen, ob Lebewesen irdischen Ursprungs in einem anderen Körper des Sonnensystems überleben könnten. Ein Team von österreichischen Forschern denkt das. Ihre vor zwei Wochen in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie befasst sich mit einer bestimmten Lebensform, den sogenannten methanogenen Archaeen. Die Forscher interessierten sich für die angeblichen Bedingungen des Mondes Enceladus, der um Saturn kreist. Es wird stark verdächtigt, einen Ozean aus flüssigem Wasser unter einer dicken Eiskruste zu beherbergen. Für die meisten Erdarten ist der Ozean von Enceladus kein Paradies. Es gibt kein Licht, keinen Sauerstoff und enormen Druck. Aber für Archaea-Methanogene ist dies kein Problem. Sie können nicht in Bakterien klassifiziert werden, auch wenn sie ihnen sehr ähnlich sind. Sie haben einen methanogenen Stoffwechsel, dh sie sind in der Lage Methan und Wasser aus Diwasserstoff und Kohlendioxid zu produzieren. Diese Reaktion liefert ihm die für seinen Stoffwechsel notwendige Energie, ohne auf Licht oder irgendeine Form von Sauerstoff zurückgreifen zu müssen. Auf der Erde ist es im tiefen Meeresboden in der Nähe von Hydrothermalquellen zu finden.
Die Cassini-Sonde erlaubte uns, die Chemie der Enceladus-Geysire zu beobachten. Es gibt Kohlendioxid, Diwasserstoff und Methan. Vielleicht ist Methan das Produkt der Umwandlung von Wasserstoff und CO2. Scheinbar scheint nichts dagegenzustehen. Um sicher zu gehen, hat das Team österreichischer Forscher die vermuteten Bedingungen des Ozeans Enceladus in einem Labor nachgestellt. Selbst unter Druck, der nicht als sehr mild empfunden wurde, bauten Methan-Archaeen weiterhin Methan an und vermehrten sich. Für sie scheint Encelade lebenswert.
Breakthrough Foundation untersucht eine Explorationsmission von Enceladus
– Nachrichten vom 21. November 2017 –
Die NASA hat ein Instrument zur Analyse der Ozeanchemie von Enceladus, einem Mond des Saturn, entwickelt. Aber momentan ist keine Mission in Richtung Saturn geplant. An Enceladus ist nicht nur die US-Raumfahrtbehörde interessiert. Die Breakthrough Foundation, die vom russischen Milliardär Yuri Milner finanziert wird, hat bereits mit Breakout Through Listen und interstellaren Reisen mit Breakthrough Starshot viel in außerirdische Geheimdienstforschung investiert. Die Gründung von Yuri Milner untersucht nun die Möglichkeit einer privaten Mission zum Mond von Saturn. Enceladus zieht dank seiner von der Cassini-Sonde entdeckten Geysire viel Aufmerksamkeit auf sich. Die Geysire bezeugen eine hohe Wahrscheinlichkeit der Existenz eines Ozeans von flüssigem Wasser unter seiner Eiskruste und somit potentiell der Existenz von Leben.
Eine private interplanetarische wissenschaftliche Mission wäre eine Premiere. Die Ingenieure der Stiftung stellten sich ein erstes Missionsdesign vor, das Hunderte von Millionen Dollar betragen würde. Sie treten jetzt in eine Phase ein, in der sie versuchen, die Kosten mit allen möglichen Mitteln zu senken. Mehrere Spuren werden erwähnt, einschließlich der Verwendung eines Sonnensegels. Es scheint, dass die Breakthrough Foundation in ihren Projekten gerne photonischen Antrieb nutzt. In den ersten sechs Monaten des Jahres 2018 wird das Projekt in der Studienphase sein, um zu versuchen, ein Missionsdesign zu erstellen, das das Wissen von Enceladus fördern und recht wirtschaftlich sein kann, um eine private Finanzierung zu ermöglichen.
Dieses Projekt könnte auch eine Chance für die Zusammenarbeit mit der NASA und der ESA sein. Die beiden Raumfahrtagenturen wurden bereits zu dem Konzept konsultiert. Die NASA ist ihrerseits dabei, die vierte Mission des New Frontiers-Programms auszuwählen. Von den etwa zwölf möglichen Missionen haben mindestens zwei Enceladus als Schwerpunkt. Die Wahl der Mission wird im Jahr 2019 stattfinden, für einen Start, der für 2025 geplant ist. Selbst wenn die NASA eine Mission zu Enceladus wählt, wird es bestenfalls fünfzehn Jahre dauern, um die Ergebnisse zu haben. Die von der Breakthrough Foundation vorgeschlagene Mission könnte die Dinge beschleunigen. Yuri Milner besteht darauf, dass er einen ziemlich schnellen Start für sein Raumschiff wünscht. Wir können hoffen, dass sich ein privater Akteur schnell bewegen kann, frei von den bürokratischen Einschränkungen, denen die NASA zum Beispiel gegenübersteht. Die Verbindungen zwischen der NASA und der Breakthrough Foundation sind ziemlich eng, denn der Präsident der Stiftung ist Pete Worden, der ehemalige Direktor des NASA-Forschungszentrums.
SELFI wird die Zusammensetzung von Enceladus Geysiren untersuchen
– Nachrichten vom 14. November 2017 –
Unter den großen Entdeckungen der Cassini-Mission deuten viele Hinweise auf die Existenz eines Ozeans unter der Oberfläche von Enceladus, einem Mond des Saturns, hin und machen ihn zu einem Hauptziel für die Entdeckung eines außerirdischen Lebens im Sonnensystem. Aber dieser Ozean würde unter Meilen von Eis liegen. Glücklicherweise emittiert Enceladus regelmäßig Geysire, die hauptsächlich aus Wasser bestehen und uns ermöglichen würden, diesen Ozean zu geringeren Kosten zu untersuchen.
Dazu entwickelt ein NASA-Team ein Instrument, das speziell für die Analyse der Enceladus-Geysire entwickelt wurde. Es heißt SELFI (Submillimeter Enceladus Life Fundamentals Instrument). Die Hauptaufgabe von SELFI wird sein, die Chemie des Ozeans von Enceladus zu verstehen. Dazu wird das Instrument ein Spektrometer verwenden, das im Bereich der Radiowellen arbeitet. Dies sollte es ermöglichen, die Anwesenheit oder Abwesenheit von 13 chemischen Verbindungen nachzuweisen, die für die Entwicklung des Lebens, wie wir es kennen, besonders wichtig sind. Natürlich gibt es Wasser, aber auch Methanol, Ammoniak, Ozon, Wasserstoffperoxid, Schwefeldioxid und Natriumchlorid, die die Meere der Erde salzig machen.
Wenn SELFI uns all diese Informationen zur Verfügung stellen kann, dann haben wir ein viel genaueres Bild davon, was unter Enceladus ‚Oberfläche vor sich geht und vor allem, wenn sich dort ein Leben entwickelt hätte, wie wir es kennen. Aber SELFI hat keine Mission, mitzumachen, weil die NASA noch keine Pläne für die zukünftige Erkundung von Saturn angekündigt hat. Der Nachkomme von Cassini wird sich auf Enceladus konzentrieren, und es besteht eine gute Chance, dass SELFI Teil der Mission sein wird.
In der Zwischenzeit könnte das SELFI-Instrument oder ein ähnliches Konzept in die Europa-Clipper-Mission integriert werden, die zu Beginn des nächsten Jahrzehnts eingeführt wird. Der Mond Europa des Jupiter sieht tatsächlich stark wie Enceladus aus. Es wird vermutet, dass es auch einen Ozean unter einer dicken Eisschicht schützt, und es hat auch Geysire. Schließlich plant die NASA, das Weltraumteleskop James Webb zu benutzen, um diese Monde zu untersuchen. Das Teleskop wird mit seinem Nahinfrarot-Spektrometer versuchen, die Zusammensetzung von Enceladus-Geysiren und von Europa-Geysiren zu bestimmen. Aber es ist nicht sicher, ob diese Beobachtungen erfolgreich sein werden. James Webb muss in der Lage sein, seine Beobachtungen genau in dem Moment zu machen, in dem die Geysire auftreten, und vor allem müssen diese Geysire genügend organische Moleküle enthalten, um von der Erde entdeckt zu werden. In jedem Fall wird eine Vor-Ort-Mission notwendig sein, um die Einzelheiten der Chemie dieser Monde zu erfahren.
Enceladus hat Elemente, die für die Gegenwart des Lebens notwendig sind
– Nachrichten vom 18. April 2017 –
Die Cassini-Mission enthüllte, dass das Meer von Enceladus, das unter Eiskilometern vergraben ist, durch die hydrothermale Aktivität des Kerns mit Wasserstoff versorgt wird. Konkret bedeutet dies, dass Enceladus einen zusätzlichen Stein hat, der für das Aussehen des Lebens günstig ist. Daher gibt es jetzt, zusätzlich zu einem flüssigen Ozean, Hinweise darauf, dass potentielle Lebensformen eine lebensfähige Energiequelle durch Methanogenese haben könnten. Wie Thomas Zurbuchen, NASA Associate Administrator, hervorhebt, waren wir nie näher an der Entdeckung einer potenziell bewohnten Welt.
Quellen
