Eine isolierende Gasschicht unter den eisigen Oberflächen ferner Himmelsobjekte könnte bedeuten, dass es im Universum mehr Ozeane gibt, als bislang angenommen wurde.
Computersimulationen liefern überzeugende Belege dafür, dass eine isolierende Schicht aus Gashydraten einen Ozean unter der eisigen Oberfläche Plutos vor dem Gefrieren bewahren könnte. Das ist das Ergebnis einer Studie, die im Journal Nature Geoscience erschien.
Im Juli 2015 flog die NASA-Raumsonde New Horizons durch das Plutosystem und lieferte die ersten Nahaufnahmen dieses fernen Zwergplaneten und seiner Monde. Die Bilder zeigten Plutos unerwartete Topografie, darunter ein weißes, elliptisches Becken namens Sputnik Planitia, das in der Nähe des Äquators liegt und ungefähr so groß wie Texas ist.
Aufgrund seiner Position und Topografie vermuten Wissenschaftler einen Ozean unter dem Eispanzer an der Oberfläche, welcher an Sputnik Planitia dünner ist. Diese Beobachtungen stehen jedoch im Widerspruch zu dem Alter des Zwergplaneten, weil der Ozean vor langer Zeit gefroren sein sollte. Die innere Oberfläche des Eispanzers über dem Ozean sollte ebenfalls abgeflacht sein.
Die Wissenschaftler dachten darüber nach, was den Ozean unter der Oberfläche warm halten könnte, während es die innere Oberfläche des Eispanzers auf Pluto gefroren und ungleichmäßig hält. Das Team vermutete, dass unter der eisigen Oberfläche von Sputnik Planitia eine isolierende Schicht aus Gashydraten liegt. Gashydrate sind kristalline, eisähnliche Festkörper, gebildet aus Gas innerhalb molekularer Wassergitter. Sie sind hochgradig viskos, besitzen eine geringe Wärmeleitfähigkeit und könnten deswegen isolierende Eigenschaften bieten.
Die Forscher führten Computersimulationen durch, die einen Zeitraum von 4,6 Milliarden Jahren umfassten – beginnend mit der Entstehung des Sonnensystems. Die Simulationen zeigten die thermale und strukturelle Entwicklung von Plutos innerem Aufbau und die Zeit, die für das Gefrieren eines Ozeans unter der Oberfläche sowie für die unregelmäßige Dicke des Eispanzers erforderlich war. Sie simulierten zwei Szenarien: In einem Szenario existierte eine isolierende Schicht aus Gashydraten zwischen dem Ozean und dem Eispanzer und in dem anderen nicht.
Die Simulationen ergaben, dass der Ozean im Untergrund ohne eine isolierende Schicht aus Gashydraten vor hunderten Millionen Jahren vollständig gefroren wäre. Aber mit einer solchen Schicht gefriert er kaum vollständig. Außerdem dauert es etwa eine Million Jahre, bis sich über dem gesamten Ozean eine gleichmäßig dicke Eiskruste bildet. Mit einer isolierenden Schicht aus Gashydraten dauert es jedoch mehr als eine Milliarde Jahre.
Die Ergebnisse der Simulation unterstützen die Möglichkeit eines lange bestehenden flüssigen Ozeans unter dem Eispanzer von Sputnik Planitia.
Das Team vermutet, dass das wahrscheinlichste Gas in der hypothetischen Isolationsschicht Methan aus dem Gesteinskern Plutos ist. Diese Theorie, laut der Methan als Gashydrat gefangen ist, stimmt mit der ungewöhnlichen Zusammensetzung von Plutos Atmosphäre überein, die methanarm und stickstoffreich ist.
Vergleichbare Isolationsschichten aus Gashydraten könnten langlebige Ozeane unter den Oberflächen anderer relativ großer aber kaum erwärmter Eismonde und ferner Himmelsobjekte begünstigen, schlussfolgern die Forscher. “Das könnte bedeuten, dass es im Universum mehr Ozeane gibt als bisher gedacht, was die Existenz von außerirdischem Leben plausibler macht”, sagte Shunichi Kamata von der Hokkaido University, der Leiter des Teams.
An der Studie waren Forscher der Hokkaido University, des Tokyo Institute of Technology, der Tokushima University, der Osaka University, der Kobe University und der University of California in Santa Cruz beteiligt.
(THK)
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