Man hat herausgefunden, dass der Kohlendioxidgehalt im Inneren von Enceladus durch die Chemie des Meeresbodens gesteuert wird, die komplizierter ist als gedacht!

Wissenschaftler des Southwest Research Institute haben ein neues chemisches Modell entwickelt, das zeigt, dass Kohlendioxid (CO2) im Inneren des Saturnmondes Enceladus durch chemische Reaktionen auf seinem Meeresboden kontrolliert werden könnte. Untersuchungen der Gasfahnen und des gefrorenen Meeresnebels, die durch Risse in der Eisoberfläche von Enceladus austreten, lassen darauf schließen, dass das Innere des Mondes weitaus komplexer ist als bisher angenommen. „Indem wir die Zusammensetzung der Wolke verstehen, können wir lernen, wie der Ozean beschaffen ist“, sagte Studienautor Dr. Christopher Glein vom Southwest Research Institute.

Wie es dazu kam und ob es eine Umgebung bietet, in der Leben, wie wir es kennen, überleben kann. Ihre in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlichten Erkenntnisse schlagen eine neue Technik zur Analyse der Zusammensetzung von Rauchfahnen vor, um die Konzentration gelösten Kohlendioxids im Ozean abzuschätzen. Dies ermöglicht die Modellierung zur Erforschung tiefer liegender innerer Prozesse. Die Analyse von Massenspektrometriedaten der NASA-Raumsonde Cassini lässt darauf schließen, dass geochemische Reaktionen zwischen dem Gesteinskern des Mondes und flüssigem Wasser aus seinem unterirdischen Ozean die Kohlendioxid-Häufigkeit am besten erklären.

Die Kombination dieser Informationen mit zuvor entdecktem Siliziumdioxid und molekularem Wasserstoff (H2) deutet auf einen komplexeren und geochemisch vielfältigeren Kern hin. Den Ergebnissen zufolge scheint es sich bei Enceladus um ein groß angelegtes Experiment zur Kohlenstoffbindung zu handeln. Hier auf der Erde untersuchen Klimaforscher, ob ein ähnlicher Prozess genutzt werden kann, um die Kohlendioxid-Emissionen der Industrie zu reduzieren. Anhand zweier unterschiedlicher Datensätze ermittelten die Wissenschaftler einen interessanten Bereich von CO2-Konzentrationen, der stark dem ähnelt, was man aufgrund der Auflösung und Bildung bestimmter Mischungen aus silizium- und kohlenstoffhaltigen Mineralien auf dem Meeresboden erwarten würde. Ein weiteres Phänomen, das zu dieser Komplexität beiträgt, ist das mögliche Vorhandensein hydrothermaler Quellen im Inneren von Enceladus.

Auf dem Meeresboden der Erde setzen hydrothermale Quellen heiße, energiereiche und mineralreiche Flüssigkeiten frei, die das Gedeihen einzigartiger Ökosysteme ermöglichen, in denen es von ungewöhnlichem Leben wimmelt. Dr. Hunter Waite, leitender Wissenschaftler des Cassini-Ionen-Neutral-Massenspektrometers (INMS) und des Sweet Institute, sagte: „Die dynamische Schnittstelle zwischen dem komplexen Kern und dem Ozeanwasser könnte Energiequellen erzeugen, die möglicherweise Leben ermöglichen. Zwar wurden im Ozean von Enceladus keine Hinweise auf mikrobielles Leben gefunden, doch zunehmende Hinweise auf ein chemisches Ungleichgewicht deuten darauf hin, dass unter der Eiskruste des Mondes bewohnbare Bedingungen herrschen könnten.“

Bis zum Ende von Cassinis Mission sammelt die wissenschaftliche Gemeinschaft weiterhin viele Daten aus Cassinis nahem Vorbeiflug an Enceladus. Ein Massenspektrometer entdeckte H2, als die Raumsonde Cassini durch die Rauchfahne flog. Ein anderes Instrument hatte zuvor winzige Kieselsäurekörner entdeckt, zwei Chemikalien, die als Kennzeichen hydrothermaler Prozesse gelten. Die beobachteten unterschiedlichen Quellen von Kohlendioxid, Siliziumdioxid und Wasserstoff lassen auf unterschiedliche mineralogische und thermische Umgebungen in einem heterogenen Gesteinskern schließen. Die Forscher gehen davon aus, dass der innere Kern aus einer kohlensäurehaltigen oberen Schicht und einem Serpentineninneren besteht.

Karbonate kommen auf der Erde üblicherweise in Form von Sedimentgesteinen wie Kalkstein vor, während Serpentinmineralien aus magmatischen Meeresbodengesteinen entstehen, die reich an Magnesium und Eisen sind. Durch hydrothermale Oxidation von reduziertem Eisen tief im Kern entsteht H2, während durch hydrothermale Aktivität, die quarzhaltige Karbonatgesteine ​​durchdringt, siliziumreiche Flüssigkeiten entstehen. Solche Gesteine ​​haben außerdem das Potenzial, die CO2-Chemie im Ozean durch Niedrigtemperaturreaktionen mit Meeresbodensilikaten und -karbonaten zu beeinflussen. Die Auswirkungen heterogener Kernstrukturen auf mögliches Leben sind faszinierend und dieses Modell kann erklären, wie planetare Differenzierungs- und Transformationsprozesse die chemischen (Energie-)Gradienten erzeugen, die für Leben unter der Oberfläche erforderlich sind.

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Boco Park | Forschung/Quelle: Southwest Research Institute

Fachzeitschrift Geophysical Research Letters

DOI: 10.1029/2019GL085885

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