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Saturnmonde

Quelle für Fontänen auf Enceladus ausgemacht

Das Geysir-Becken des Enceladus
Zahlreiche lange Risse ziehen sich nahe dem Südpol über den eisbedeckten Saturnmond Enceladus. Aus diesen so genannten Tigerstreifen werden Wasserdampf und Eispartikel ins All hinausgeschleudert – über mehrere Mondradien hinweg – und liefern Nachschub für einen der Saturnringe. Als Ursache dieser Fontänen diskutierten Forscher sowohl unterirdische, flüssige Quellen als auch sich zersetzendes Eis. Eine neue Analyse zeigt nun so deutlich wie keine zuvor, dass die ausgestoßenen Partikel aus einem salzigen Ozean unterhalb der Oberfläche stammen.

Fontänen aus Eiskristallen und Wasserdampf
Fontänen aus Eiskristallen und Wasserdampf | Entlang der Tigerstreifen, vulkanisch aktiver Spalten in der Südpolregion des eisigen Saturnmonds Enceladus, werden an verschiedenen Stellen Fontänen aus Eispartikeln und Wasserdampf in den Weltraum geschleudert.
Die Raumsonde Cassini flog mehrfach durch die Ausbruchwolke und näherte sich dem Saturnmond dabei bis auf 21 Kilometer. Gelegenheit für Wissenschaftler um Frank Postberg vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, zahlreiche frisch ausgespuckte Partikel im mitgeführten Massenspektrometer zu analysieren. Den Daten zufolge lassen sich die meisten detektierten Teilchen einem von drei Typen zuordnen, die man bereits in früheren Studien im benachbarten Saturnring aufgespürt hatte, der von den Fontänen gespeist wird.

Die nun gemessene Zusammensetzung variiert stark mit der Position in der Gas- und Staubwolke, berichten die Forscher. Nahe der Quelle nimmt der Anteil salzarmer Teilchen ab und mehr als 40 Prozent der Partikel sind besonders reich an Natrium- und Kaliumsalzen, im E-Ring waren es dagegen nur sechs Prozent. Zusammensetzung und Verteilung stimmen mit der Theorie eines unterirdischen Ozeans überein, der die Salze aus dem Gesteinskern des Mondes ausgewaschen hat. Die salzhaltigen Partikel seien gewissermaßen schockgefrostete Salzwassertröpfchen, die sich über dem Ozean bilden und schließlich – mitgerissen von Dampf und Gas – durch Risse in der Eiskruste ins All geschleudert werden.

Unter der Oberfläche von Enceladus | Den Ergebnissen mit dem Cosmic Dust Analyzer auf Cassini zufolge entstehen die Fontänen von Enceladus über einem salzhaltigen Ozean. Dort werden entweder Tröpfchen mit dem gleichen Salzgehalt wie das Meerwasser zu Eiskörnchen (a), oder diese bilden sich aus der Gasphase über der Wasseroberfläche (b) und weisen dann einen geringen Salzgehalt auf. Die Eiskörnchen werden dann von Dampf und Gas durch den Kamin mitgerissen und treten je nach Größe mit 100 bis 200 Meter pro Sekunde aus den "Tigerstreifen" in der Eiskruste aus.
Dieser Entstehungsgeschichte zufolge müssten salzhaltige Partikel größer sein als salzarme und würden dementsprechend nicht so hohe Geschwindigkeiten erreichen, was die Daten der Cassini-Sonde bestätigen. Daraus resultiert auch eine vom Messpunkt abhängige Zusammensetzung, so können zum Beispiel vergleichsweise wenig salzhaltige Partikel die Schwerkraft des Mondes überwinden und in den E-Ring gelangen.

Postberg und seine Kollegen untermauern diese Idee mit Computersimulationen und extrapolieren die gemessenen Häufigkeiten auf die Ausbruchstelle nahe der Oberfläche. Demnach machen die salzhaltigen Partikel rund 70 Prozent der ausgeworfenen Teilchen und mehr als 99 Prozent der ausgeworfenen Masse aus. Diese Ergebnisse sprechen gegen "trockene" Quellen wie die Sublimation von Eis, resümieren die Forscher. Stattdessen entweichen wohl nahezu alle Partikel der Fontäne einem oder mehreren unterirdischen Salzmeeren mit riesigen Oberflächen. (mp)
25. KW 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 25. KW 2011

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