Gibt es Leben auf Enceladus? Das letzte Stück des Elementpuzzles wurde von chinesischen Wissenschaftlern gefunden

Enceladus ist der zweite von Menschen entdeckte Satellit des Saturn. Wenn wir sie nun nach Größe ordnen, ist Enceladus der sechste unter den Saturnmonden. Im Jahr 2019 wurde festgestellt, dass Saturn 82 Satelliten hat, also deutlich mehr als Jupiters 79, was ihn zum Planeten mit den meisten Satelliten im Sonnensystem macht.

Nach Erkundungen und Analysen gehen Wissenschaftler im Allgemeinen davon aus, dass es im Sonnensystem nur sehr wenige Planeten gibt, auf denen Leben existieren könnte. Der Mars ist der einzige Planet mit hoher Existenzwahrscheinlichkeit, die übrigen sind mehrere Satelliten, darunter Enceladus, Titan und Ganymed. Enceladus steht an erster Stelle, da er über große Mengen flüssiges Wasser verfügt.

Entdeckungsreise

Unter mehreren möglichen außerirdischen Satelliten, die Leben beherbergen könnten, ist Enceladus der kleinste. Mit einem Durchmesser von nur etwa 500 Kilometern ist er nur etwa ein Zehntel des Durchmessers von Titan. Aufgrund seiner geringen Größe und Entfernung von der Sonne ist sein Albedo extrem hoch und erreicht 1,38 (die Erde hat nur 0,37), sodass die gesamte Sonnenenergie abgestrahlt wird, was zu einer extrem niedrigen Oberflächentemperatur von Enceladus von nur 75 K (-198 °C) führt.

In der Vergangenheit glaubten Wissenschaftler, dass dieser mit einer dicken Eisschicht bedeckte Planet zu wenig innere Energie habe, um die langfristige Existenz von flüssigem Wasser zu ermöglichen, und dass die Möglichkeit von Leben gering sei. Doch die Schwestersonden Voyager 1 und 2, die im letzten Jahrhundert von der NASA (National Aeronautics and Space Administration) gestartet wurden, machten erstaunliche Entdeckungen.

Diese beiden unbemannten Sonden flogen 1980 bzw. 1981 am Saturn vorbei. Insbesondere Voyager 2 flog näher an die Oberfläche von Enceladus heran, in einer Entfernung von 87.000 Kilometern, und sammelte dabei eine große Menge an Daten, darunter klare Bilder von Enceladus. Aufgrund der Verteilung der Krater auf seiner Oberfläche und einiger junger Landformen vermuteten Wissenschaftler, dass im Inneren des Planeten noch immer starke Energieaktivitäten vorhanden seien, was in der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft für Aufsehen sorgte.

Um den Status von Enceladus weiter zu klären, startete die NASA 1997 die unbemannte Raumsonde Cassini, die 2004 die Umlaufbahn des Saturn erreichte. Als wichtigstes Beobachtungsziel flog Cassini mehrmals in unterschiedlichen Entfernungen an Enceladus vorbei, wobei die geringste Entfernung nur 50 Kilometer von seiner Oberfläche entfernt war. Durch eine umfassende Untersuchung des Planeten wurden viele überraschende Fakten entdeckt.

Auf der Oberfläche von Enceladus sind zahlreiche Tigermuster zu sehen, das heißt, es gibt viele parallele Risse auf der Oberfläche, was darauf hindeutet, dass auf Enceladus reichlich geologische Aktivität herrscht. Auf der Oberfläche von Enceladus gibt es zahlreiche Eisvulkane und die von ihnen ausgestoßenen Fontänen sind bis zu 250 Kilometer hoch. Cassini flog über diese Fontänen und nahm Proben. Nach einer chemischen Analyse stellte sich heraus, dass sie reich an anorganischen und organischen Stoffen waren, darunter Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und deren Verbindungen.

Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass es auf Enceladus einen tiefen unterirdischen Ozean und eine Wärmequellenumgebung gibt, eine Umgebung, die für die Existenz von Leben geeignet ist. Daher gilt Enceladus als einer der Planeten im Sonnensystem, auf dem außerirdisches Leben am wahrscheinlichsten ist.

Doch Phosphor, eines der sechs Grundelemente des Lebens, wurde bislang noch nicht entdeckt. Auf der Erde gilt Phosphor allgemein als ein wichtiger Nährstoff, der die Entstehung und Größe des Lebens begrenzt. Gibt es also Phosphor im Wasser von Enceladus? Könnte das Vorhandensein von Phosphor die Entstehung und Bewohnbarkeit von Leben auf Enceladus einschränken?

Diese Frage bereitet der wissenschaftlichen Gemeinschaft Rätsel auf und Wissenschaftler hoffen, das letzte Puzzleteil für die Existenz von Leben zu finden.

Chinesische Wissenschaftler haben durch Modellforschung das letzte Puzzleteil zu den Bedingungen für die Existenz von Leben fertiggestellt

Im Meerwasser der Erde liegt Phosphor häufig in Form von Orthophosphorsäure (HxPO4-) vor und hat eine extrem geringe Löslichkeit von nur 10^-7 Molal. Das Meerwasser von Enceladus ist vermutlich alkalisch (pH-Wert zwischen 8,5 und 11) und enthält eine große Menge an H2. Welchen Einfluss hat diese sehr unterschiedliche Meerwasserchemie auf die Phosphorchemie? Die Klärung dieser Frage ist der Schlüssel zur Frage, ob im Meerwasser von Enceladus Phosphor vorhanden ist.

Hao Jihua, ein Forscher an der School of Earth and Space Sciences der University of Science and Technology of China, arbeitete mit Wissenschaftlern wie Christopher Green vom Southwest Research Institute der Vereinigten Staaten zusammen, um ein Wasser-Gestein-Wechselwirkungsmodell für den subglazialen Ozean von Enceladus zu erstellen. Dazu interpretierte er Daten, die von der Cassini-Sonde der NASA zurückgesendet wurden, und simulierte die chemische Umgebung des Meerwassers von Enceladus.

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass in der besonderen Meeresumgebung von Enceladus Phosphor noch in Form von Orthophosphat vorkommt und der Gehalt 10^-5 bis 10^-3 Molal erreichen kann, was um mehrere Größenordnungen höher ist als die Phosphorkonzentration im Ozean der Erde. Dies ist auf die Alkalität und den hohen Karbonatgehalt des Meerwassers von Enceladus zurückzuführen, was zu einem sehr geringen Gehalt an Erdalkali- und Übergangsmetallelementen führt und somit die Löslichkeit von Phosphatmineralien erhöht.

Dieses Phänomen wurde in vielen alkalischen und kohlensäurereichen Seen auf der Erde bestätigt. Nach diesem Modell ist davon auszugehen, dass das Wasser auf Enceladus reichlich gelöstes Phosphat enthält, welches die Entstehung und Vermehrung der dortigen Mikroorganismen unterstützen kann. Dieses Forschungsergebnis wurde in der hochkarätigen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America veröffentlicht. Damit wurde erstmals die Existenz von Phosphor, einem wichtigen Nährstoff für Leben, auf Enceladus nachgewiesen und eine Lücke in der Forschung zur Bewohnbarkeit des Ozeans von Enceladus geschlossen.

Dieses Ergebnis kann als das letzte Puzzleteil bei der Erforschung der Bedingungen für die Existenz von Leben auf Enceladus betrachtet werden und ist von großer Bedeutung. Die Projektforschung wird hauptsächlich von chinesischen Wissenschaftlern durchgeführt und erhält Unterstützung und Finanzierung vom chinesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas. Daher ist Hao Jihua der erste korrespondierende Autor des veröffentlichten Artikels und die erste korrespondierende Einheit ist die University of Science and Technology of China.

Welche Art von Leben könnte also auf Enceladus existieren?

Enceladus ist fast eine Eiskugel, seine Oberfläche ist mit strahlend weißem Eis bedeckt. Er ist der Planet mit der höchsten Albedo im Sonnensystem und daher sehr kalt. Die Oberfläche von Enceladus ist mit Gletscherbergen und Schluchten bedeckt, und einige große Canyons sind etwa 200 Kilometer lang, 5 bis 10 Kilometer breit und etwa 1 Kilometer tief.

Auf der Oberfläche von Enceladus, insbesondere in der Region des Südpols, gibt es einige „Vulkane“, die ständig ausbrechen, aber keine heiße Lava ausstoßen, sondern Eisfragmente, Wasser und flüchtige Gase, die Hunderte von Kilometern hohe Fontänen bilden und eine Gaswolke über Enceladus bilden. Cassini flog durch diese Gaswolken und -fontänen und nahm Proben des Wolkenmaterials.

Nach einer Analyse durch die wissenschaftlichen Instrumente an Bord stellte sich heraus, dass die Rauchfahnen und Wolken hauptsächlich aus Wasserdampf bestehen und auch geringe Mengen molekularen Stickstoffs, Methans und Kohlendioxid enthalten. Wissenschaftler nennen diese ständig ausbrechenden „Vulkane“ „Eisvulkane“ und das ausbrechende Material „Eisfahnen“.

Es sind diese Phänomene, die Wissenschaftler vermuten lassen, dass sich unter der gefrorenen Oberfläche von Enceladus ein riesiger Ozean befindet. Dieser Ozean liegt 20 bis 30 Kilometer unter der Eisschicht auf der Oberfläche von Enceladus. Seine Tiefe wird vorsichtig auf 10 bis 20 Kilometer geschätzt, manche schätzen sogar, dass sie bis zu 65 Kilometer tief ist. Auch im Kern tief im Ozean gibt es Energieaktivität.

Die durchschnittliche Tiefe der Ozeane der Erde beträgt nur 3,6 Kilometer, was im Vergleich zu Enceladus nichts ist. Untersuchungen haben ergeben, dass der Ozean von Enceladus alle Elemente enthält, die für die Existenz von Leben erforderlich sind. Die Forschungsergebnisse von Hao Jihua und anderen haben das letzte Puzzleteil zu den Elementen für die Existenz von Leben geliefert.

Dennoch ist die Möglichkeit von Leben auf Enceladus immer noch nur eine Hypothese und ob es existiert oder nicht, muss in Zukunft noch weiter erforscht und überprüft werden. Die NASA plant, in Zukunft eine spezielle Sonde zur Landung auf der Oberfläche von Enceladus zu schicken, das dicke Eis zu durchbohren und es einer KI zu ermöglichen, zur Erkundung tief in den Ozean vorzudringen.

Derzeit analysieren NASA-Wissenschaftler noch immer die Daten, die zuvor von der längst außer Dienst gestellten Casio-Sonde zurückgesendet wurden. Es wird gesagt, dass dabei ein Wassertropfen analysiert wurde, der aus der Eisfontäne von Enceladus gewonnen wurde. Ob dort Lebenszeichen zu finden sind, ist noch unklar. Wissenschaftler gehen jedoch im Allgemeinen davon aus, dass, selbst wenn es Leben auf Enceladus gibt, es sich dabei um sehr einfaches Leben handelt, genau wie bei den niederen Organismen in der Nähe der hydrothermalen Tiefseequellen auf der Erde, und dass es sich sehr wahrscheinlich völlig vom Leben auf der Erde unterscheidet.

Deshalb sollten Sie keine zu hohen Erwartungen haben. Es ist unwahrscheinlich, dass es dort hochentwickelte Lebewesen wie die Landtiere der Erde gibt, geschweige denn eine außerirdische Zivilisation. Doch selbst wenn auf Enceladus ein Bakterium oder eine Zelle gefunden würde, wäre dies ein atemberaubender Durchbruch und würde die Geschichte des Lebens im Universum neu schreiben, worauf man sich dennoch freuen kann.

Denn bisher haben Wissenschaftler fast alles versucht und keine Spur außerirdischen Lebens gefunden. Das ist alles für heute, vielen Dank fürs Lesen und herzlich willkommen zur Diskussion.

Das ursprüngliche Urheberrecht für dieses Werk liegt bei Space-Time Communication. Bitte respektieren Sie es und plagiieren Sie nicht. Vielen Dank für Ihr Verständnis und Ihre Unterstützung.