Cassini entdeckt unerwartet hohe Wärmeabgabe bei dem Saturnmond Enceladus

Vergleich zwischen erwarteter (links) und beobachteter (rechts) Wärmeabgabe des Saturnmondes Enceladus. (NASA/JPL/SWRI/SSI)
Vergleich zwischen erwarteter (links) und beobachteter (rechts) Wärmeabgabe des Saturnmondes Enceladus. (NASA/JPL/SWRI/SSI)

Die Wärmeabgabe aus der Südpolarregion des Saturnmondes Enceladus ist deutlich größer als bislang für möglich gehalten wurde. Zu diesem Ergebnis kam eine neue Analyse von Daten, die von der NASA-Raumsonde Cassini gesammelt wurden. Die Studie wurde am 4. März im Journal of Geophysical Research veröffentlicht.

Daten von Cassinis Composite Infrared Spectrometer (CIRS) zeigen, dass die innere Wärmeerzeugung unter der von linearen Rissen zerfurchten Südpolarregion von Enceladus rund 15,8 Gigawatt beträgt, fast 2,6 Mal mehr als der Energieabgabe aller heißen Quellen in der Yellowstone Region oder vergleichbar mit 20 Kohlekraftwerken. Das ist nach Ansicht von Carly Howett über eine Größenklasse höher als Wissenschaftler vorhergesagt hatten. Howett, die Hauptautorin der Studie, ist eine Postdoktorandin am Southwest Research Institute in Boulder (Colorado) und ein Mitglied des Spektrometer-Teams.

“Der Mechanismus, der fähig ist, die wesentlich höhere innere Wärme zu produzieren, bleibt ein Rätsel und fordert die aktuellen Vorhersagemodelle für langfristige Wärmeproduktion heraus”, sagte Howett.

Seit 2005 weiß man, dass die Südpolarregion von Enceladus geologisch aktiv ist und diese Aktivität sich auf vier grob parallele Gräben konzentriert, die etwa 130 Kilometer lang und zwei Kilometer tief sind und als “Tigerstreifen” bekannt sind. Cassini entdeckte auch, dass diese Narben kontinuierlich große Wolken aus Eispartikeln und Wasserdampf in den Weltraum schleudern. Diese Gräben weisen durch die Entweichung von Wärme aus dem Inneren des Mondes eine erhöhte Temperatur auf.

Eine Studie aus dem Jahr 2007 sagte voraus, dass die innere Wärmeenergie von Enceladus über einen langen Zeitraum gesehen nicht größer als 1,1 Gigawatt sein kann, falls sie hauptsächlich durch Gezeitenkräfte aus der orbitalen Resonanz zwischen Enceladus und dem Mond Dione entsteht. Aufheizung durch natürliche Radioaktivität im Inneren von Enceladus würde weitere 0,3 Gigawatt erzeugen.

Die neuste Analyse, an der auch John Spencer, ein Mitglied des Spektrometer-Teams am Southwest Research Institute, sowie John Pearl und Marcia Segura vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) beteiligt waren, verwendete Beobachtungen aus dem Jahre 2008, welche die gesamte Südpolarregion abdecken. Die Wissenschaftler benutzten die Oberflächentemperaturen von Enceladus, um die überraschend hohe Wärmeabgabe der Region zu bestimmen.

Eine mögliche Erklärung für den beobachteten hohen Wärmefluss ist, dass die orbitalen Beziehungen zu Saturn und Dione sich mit der Zeit verändern, was Perioden mit intensiverer gezeitenbedingter Aufheizung erlaubt, unterbrochen von ruhigeren Perioden. Das bedeutet, Cassini hatte vielleicht das Glück, Enceladus während einer ungewöhnlich aktiven Phase zu beobachten.

Die neue, höhere Bestimmung des Wärmeflusses macht es Howett zufolge auch wahrscheinlicher, dass flüssiges Wasser unter der Oberfläche von Enceladus existiert.

Kürzlich entdeckten Wissenschaftler, die herausgeschleuderte Eispartikel aus den Dampffahnen untersuchten, dass einige der salzreichen Partikel möglicherweise gefrorene Tröpfchen eines Salzwasser-Ozeans sind, der sich in Kontakt mit dem mineralreichen Kern von Enceladus befindet. Die Anwesenheit eines Ozeans unter der Oberfläche oder vielleicht eines Südpolarsees zwischen der äußeren Eiskruste des Mondes und seinem felsigen Inneren würde die Effektivität der gezeitenbedingten Aufheizung erhöhen, weil es größere Verformungen der Eiskruste erlaubt.

“Die Möglichkeit von flüssigem Wasser, eine Gezeiten-Energiequelle und die Beobachtung von organischen (kohlenstoffhaltigen) Chemikalien in den Dampffahnen von Enceladus macht den Trabanten zu einem Ort von starkem astrobiologischem Interesse”, sagte Howett.

Die Cassini-Huygens-Mission ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA, der Europäischen Weltraumagentur ESA und der Italienischen Weltraumagentur. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, eine Abteilung des California Institutes of Technology (Caltech) in Pasadena, betreibt sie für das Science Mission Directorate in Washington, D.C. Der Cassini-Orbiter wurde am JPL entwickelt und zusammengesetzt. Das CIRS Team arbeitet am Goddard Space Flight Center in Greenbelt, wo auch das Instrument gebaut wurde.

Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-067

(THK)

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