Neue Studie untermauert mögliche Plattentektonik auf Europa

Der Jupitermond Europa, aufgenommen von der NASA-Raumsonde Galileo. (Credits: NASA / JPL-Caltech / SETI Institute)
Der Jupitermond Europa, aufgenommen von der NASA-Raumsonde Galileo. (Credits: NASA / JPL-Caltech / SETI Institute)

Eine neue Studie zeigt, dass im Eispanzer des Jupitermondes Europa Subduktion möglich ist. Als Subduktion wird das Gleiten einer tektonischen Platte unter eine andere bezeichnet. Der Prozess könnte chemische Nahrung für Leben in einem Ozean unter der Oberfläche bereitstellen.

Eine Studie der Brown University liefert neue Belege dafür, dass der Eispanzer des Jupitermondes Europa plattentektonische Prozesse aufweisen könnte, die mit jenen auf der Erde vergleichbar sind. Die Präsenz plattentektonischer Aktivitäten könnte bedeutende Auswirkungen auf die Möglichkeit für Leben in dem Ozean haben, der wahrscheinlich unter der Oberfläche des Mondes existiert.

Die Studie wurde im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlicht. Sie nutzt Computermodelle, um zu verdeutlichen, dass Subduktion in Europas Eispanzer physikalisch möglich ist. Subduktion beschreibt den Prozess, bei dem sich eine tektonische Platte unter eine andere schiebt und tief in das Innere eines Himmelskörpers absinkt. Die Ergebnisse untermauern frühere Studien zu Europas Oberflächengeologie, laut denen es Regionen gibt, wo der Eispanzer des Mondes auf eine Weise zu expandieren scheint, die den mittelozeanischen Rücken auf der Erde gleicht. Die Möglichkeit zur Subduktion fügt dem tektonischen Puzzle ein weiteres Teil hinzu.

"Wir haben diese Belege für die Expansion und Spreizung, also stellt sich die Frage, wohin das Material verschwindet", sagte Brandon Johnson, ein Assistenzprofessor am Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences der Brown University und Hauptautor der Studie. "Auf der Erde liegt die Antwort in Subduktionszonen. Was wir zeigen ist, dass Subduktionsprozesse unter begründeten Annahmen auch auf Europa stattfinden könnten, was wirklich aufregend ist."

Ein Teil der Aufregung geht darauf zurück, dass die Oberflächenkruste mit Oxidantien und anderen chemischen Energielieferanten für Leben angereichert ist. Die Subduktion stellt eine Möglichkeit dar, dass diese Bestandteile mit dem Ozean unter der Oberfläche in Kontakt kommen, der Forschern zufolge unter Europas Eispanzer existiert. "Falls es in diesem Ozean tatsächlich Leben gibt, bietet die Subduktion einen Weg, um die Energielieferanten bereitzustellen, die es brauchen würde", sagte Johnson.

Auf der Erde wird die Subduktion größtenteils durch Temperaturunterschiede zwischen einer absinkenden Platte und dem umgebenden Mantel vorangetrieben. Das Krustenmaterial ist viel kühler als das Mantelmaterial und deshalb dichter. Die erhöhte Dichte verursacht den benötigten Abtrieb, damit eine Platte tief in den Mantel absinken kann.

Obwohl eine frühere geologische Studie von Louise Prockter und Simon Kattenhorn dafür plädierte, dass etwas wie Subduktion auf Europa stattfinden könnte, wusste man nicht genau, wie dieser Prozess auf einer Eiswelt funktionieren würde. Laut Johnson gibt es Belege dafür, dass der Eispanzer Europas aus zwei Schichten besteht: einer dünnen äußeren Schicht aus sehr kaltem Eis, die auf einer Schicht aus etwas wärmerem, konvektierenden Eis liegt. Wenn eine Platte aus der äußeren Schicht in das wärmere Eis darunter gedrückt würde, würde sich ihre Temperatur rasch bis auf die Temperatur des umgebenden Eises erwärmen. An dem Punkt hätte die Platte die gleiche Dichte wie das umgebende Eis und würde deshalb nicht weiter absinken.

Aber das von Johnson und seinen Kollegen entwickelte Modell zeigte eine Möglichkeit auf, dass Subduktionsprozesse auf Europa unabhängig von Temperaturunterschieden auftreten könnten. Das Modell legte dar, dass die Anwesenheit verschieden großer Mengen Salz in dem Eispanzer an der Oberfläche die erforderlichen Dichteunterschiede liefern könnte, damit eine Platte absinken kann.

"Das Hinzufügen von Salz auf einer Eisplatte wäre wie das Abstellen kleiner Gewichte, weil Salz dichter ist als Eis", sagte Johnson. "Wir belegen also, dass Unterschiede im Salzgehalt des Eises und weniger die Temperaturunterschiede die Subduktionsprozesse auf Europa ermöglichen könnten."

Und es gibt gute Gründe anzunehmen, dass auf Europa tatsächlich Unterschiede im Salzgehalt existieren. Es gibt geologische Belege für gelegentlichen Wasserauftrieb aus Europas unterirdischem Ozean. Das ist ein Prozess, der mit aufsteigendem Magma aus dem Erdmantel vergleichbar ist. Das aufsteigende Wasser würde einen hohen Salzgehalt in den Regionen der Kruste zurücklassen, unter denen es aufsteigt. Es gibt außerdem die Möglichkeit von Kryovulkanismus, wobei salziges Wasser auf der Oberfläche verbreitet wird.

Johnson sagte, die Forschungsarbeit untermauere nicht nur die Möglichkeit eines habitablen Ozeans auf Europa, sondern ergänze auch die wachsenden Hinweise darauf, dass es im Sonnensystem einen neuen Ort gibt, um einen Prozess zu untersuchen, der eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung unseres eigenen Planeten spielte.

"Es ist faszinierend zu denken, dass wir irgendwo jenseits der Erde Plattentektonik haben", sagte er. "Vom Standpunkt der vergleichenden Planetologie aus betrachtet, könnte es uns vielleicht helfen zu verstehen, wie die Plattentektonik auf der Erde begann, wenn wir sie an diesem völlig anderen Ort erforschen."

Johnsons Co-Autoren der Studie, Rachel Sheppard, Alyssa Pascuzzo, Elizabeth Fisher und Sean Wiggins, sind Doktoranden an der Brown University. Sie belegten einen von Johnson angebotenen Kurs namens Ozeanwelten, der sich auf Himmelskörper wie Europa konzentrierte, welche wahrscheinlich Ozeane unter ihren eisigen Oberflächen besitzen. "Diese Studie entstand als ein Projekt, das wir gemeinsam durchführten", sagte er. "Und es ist spannend, dass wir so interessante Ergebnisse erhielten."

Quelle

(THK)

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