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New Horizons : Der verborgene Ozean auf dem Pluto

  • -Aktualisiert am

Die verschiedenen Oberflächenregionen sind in verschiedenen Farbtönen dargestellt. Bild: Nasa, John Hopkins University

Wasser! Unter der Eisoberfläche des Zwergplaneten könnte es in großen Mengen fließen. Und auch auf dem Saturnmond Enceladus dürfte es sprudeln - womöglich aus heißen, lebensspendenden Quellen?

          3 Min.

          Fast ein Jahr ist vergangen, seitdem die amerikanische Raumsonde „New Horizons“ Zwergplaneten Pluto passierte und den Himmelskörper aus nächster Nähe observierte. Und noch immer treffen Daten von dem spektakulären Ereignis auf der Erde ein. Ein Grund ist die spärliche Übertragungsrate von 700 bit pro Sekunde. Erst im Spätherbst dieses Jahres dürften auch die letzten Informationen vom „Deep Space Network“ empfangen werden.

          In der Zwischenzeit entwickeln die an der Mission beteiligten Wissenschaftler immer neue Erklärungen und Modelle für das überraschend komplexe Erscheinungsbild, das der Pluto den Kameras und Instrumenten im vergangenen Sommer präsentierte. So spricht nach Ansicht von Forschern der Brown University in Providence (Rhode Island) einiges dafür, dass sich unter der Kruste des Zwergplaneten ein ursprünglich mehrere hundert Kilometer tiefer Ozean befindet, der immer noch teilweise flüssig ist.

          Das Wasserreservoir erstarrt

          Dass dem Pluto kein reiner Gesteinskörper sein kann, verrät schon seine mittlere Dichte von 1,86 Gramm pro Kubikzentimeter (oder 1,86 Tonnen pro Kubikmeter). Die mittlere Dichte des Mondes beträgt 3,34 Gramm pro Kubikzentimeter. Mit anderen Worten: Der Gesteins- und metallhaltige Kern des Zwergplaneten muss von einer mehr oder minder dicken Hülle aus Wassereis und aus anderen gefrorenen Gasen umgeben sein.

          Die dünne Lufthülle von Pluto
          Die dünne Lufthülle von Pluto : Bild: Nasa, John Hopkins University

          In der Frühphase des Plutos dürfte die Wärme, die beim Zusammenwachsen des Himmelskörpers durch den Aufprall immer neuer Bausteine sowie durch den Zerfall eingelagerter radioaktiver Elemente freigesetzt wurde, ausgereicht haben, um weite Teile dieser Hülle zu einem globalen Ozean aufzuschmelzen. Im Laufe der Zeit ist die Eiskruste nach innen immer dicker geworden. Auffällige tektonische Strukturen in der Eiskruste - wie Spannungsrisse oder vergleichsweise junge, neu entstandene Oberflächenbereiche - lassen vermuten, dass dieser Erstarrungsprozess unter der Plutooberfläche noch andauert. Weil Wasser sich bekanntlich ausdehnt, wenn es gefriert, bricht auf dem Pluto die darüberliegende Kruste immer wieder auf.

          Es sprudelt noch immer

          Anhand eines Modells für die thermische Entwicklung des Plutos, das mit aktuellen Daten von New Horizons gefüttert worden ist, konnten die Forscher um Noah Hammond nun zeigen, dass dieser einstige Ozean noch nicht vollständig erstarrt sein kann. Andernfalls hätte, so das Argument, das Eis aufgrund der extrem niedrigen Temperaturen und des hohen Drucks in einen anderen kristallinen Zustand wechseln müssen, in sogenanntes Eis-II. Da die Eiskristalle dieser Modifikation dichter gepackt sind, schrumpft das Eisvolumen, und an der Oberfläche des Zwergplaneten müssten entsprechende tektonische Anzeichen wie Überschiebungen oder Auffaltungen zu erkennen sein. Solche Spuren wurden jedoch auf der von den Kameras an Bord der New-Horizons-Sonde erfassten Hemisphäre bislang nicht entdeckt.

          Nahaufnahme von Pluto: Ebene Eisflächen, hohe Eisberge, darunter schwappt ein teilweise flüssiger Ozean.
          Nahaufnahme von Pluto: Ebene Eisflächen, hohe Eisberge, darunter schwappt ein teilweise flüssiger Ozean. : Bild: Nasa/JHUAPL/SwRI

          Zwar setze diese Umwandlung des Eises voraus, dass der ursprüngliche Ozean mehr als 260 Kilometer tief gewesen war, schreiben Hammond und seine Kollegen in einer der kommenden Ausgaben der „Geophysical Research Letters“. Die jüngsten Daten deuteten aber darauf hin, dass das Wasserreservoir bis in eine Tiefe von 300 Kilometern reiche. Hinzu komme, dass die ebenfalls an der Plutooberfläche entdeckten Methan- und Stickstoffeisschichten als zusätzliche, gute Wärmeisolatoren die vollständige Auskühlung des einstigen Plutoozeans bis heute verhindert haben könnten.

          Der feuchte Saturnmond

          Unterdessen hat eine Gruppe europäischer Wissenschaftler unter Leitung von Ondrej Čadek von der Univerzita Karlova in Prag die bisherigen Beobachtungsdaten der amerikanischen Raumsonde Cassini zum vermuteten Ozean auf dem Saturnmond Enceladus einer Gesamtbetrachtung unterzogen, um bestehende Widersprüche einzelner Erklärungsansätze auszuräumen. Čadek und seine Kollegen glauben, dass die Eiskruste des nur rund 500 Kilometer großen Saturntrabanten deutlich dünner ist als bislang angenommen. Ursprünglich war man von einer zwischen 40 und 60 Kilometer dicken Kruste ausgegangen, doch finden Čadek und seine Mitstreiter einen mittleren Wert von nur 20 Kilometern. Und im Bereich des Südpols - also dort, wo entlang der sogenannten Tigerstreifen gewaltige Fontänen aus Wassereis einige hundert Kilometer hoch aufsteigen - rechnen sie sogar mit einer maximal etwa fünf Kilometer dicken Eiskruste.

          Bild: Nasa, JPL-Caltech

          Diese Befunde erforderten allerdings, so schreiben die Forscher in der jüngsten Ausgabe der „Geophysical Research Letters“, eine neue Betrachtung der Energiebilanz von Enceladus. Bei einer so dünnen Eisdecke über einem bis zu 50 Kilometer tiefen Ozean ist der Wärmeverlust des Mondes deutlich größer als die derzeit nur geringe Erwärmung durch die Gezeitenkräfte des Saturns. Entweder friert der Ozean unter der Eiskruste gerade von außen nach innen zu, oder das Innere des Mondes ist heißer als bislang angenommen.

          Letzteres könnte der Fall sein, falls Enceladus sich in der Vergangenheit auf einer deutlich elliptischeren Bahn bewegt hat und entsprechend stärkeren Gezeitenkräften ausgesetzt war. In diesem Fall würde Enceladus im Hinblick auf mögliche außerirdische Lebensformen auf eine Stufe mit dem Jupitermond Europa rücken. Hier wie dort könnten dann heiße Quellen am Meeresboden genügend Energie und Nährstoffe für ähnliche Lebensräume bereitstellen, wie sie im Umfeld der „Schwarzen Raucher“ in irdischen Tiefseeregionen gefunden wurden.

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