Jupitermond Europa produziert weniger Sauerstoff als wir dachten, was unsere Chancen, dort Leben zu finden, beeinträchtigen könnte

Jupiters Eismond Europa gilt seit langem als einer der bewohnbarsten Planeten im Sonnensystem. Die Juno-Mission zum Jupiter erfasste erstmals direkt und detailliert die Atmosphäre des Planeten. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Natürliche Astronomiezeigen, dass die eisige Oberfläche Europas weniger Sauerstoff produziert als bisher angenommen.

Es gibt viele Gründe, sich über die Möglichkeit zu freuen, mikrobielles Leben auf Europa zu entdecken. Beweise aus der Galileo-Mission zeigten, dass der Mond unter seiner eisigen Oberfläche einen Ozean hat, der etwa doppelt so viel Wasser enthält wie die Ozeane der Erde. Darüber hinaus zeigen Modelle, die aus Daten aus Europa abgeleitet wurden, dass der Meeresboden in Kontakt mit Gestein steht, was chemische Wechselwirkungen zwischen Wasser und Gestein ermöglicht, die Energie erzeugen, was ihn zum Hauptkandidaten für Leben macht.

Teleskopbeobachtungen zeigen eine schwache, sauerstoffreiche Atmosphäre. Es scheint auch, dass zeitweise Wasserwolken aus dem Ozean ausbrechen. Und es gibt Hinweise auf grundlegende chemische Elemente auf der Oberfläche, darunter Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel, die vom Leben auf der Erde genutzt werden. Einige von ihnen könnten aus der Atmosphäre und der Oberfläche ins Wasser gelangen.

Die Erwärmung Europas und seiner Ozeane ist teilweise auf die Umlaufbahn des Mondes um Jupiter zurückzuführen, die Gezeitenkräfte erzeugt, die eine ansonsten kalte Umgebung erwärmen.

Obwohl Europa über drei Grundzutaten für Leben verfügt: Wasser, die richtigen chemischen Elemente und eine Wärmequelle, wissen wir noch nicht, ob das Leben genügend Zeit hatte, sich zu entwickeln.

Der andere Spitzenkandidat in unserem Sonnensystem ist der Mars, das Ziel des Rovers Rosalind Franklin im Jahr 2028. Das Leben auf dem Mars könnte zur gleichen Zeit wie auf der Erde begonnen haben, dann aber wahrscheinlich aufgrund des Klimawandels aufgehört haben.

Ein dritter Kandidat ist der Saturnmond Enceladus, wo die Cassini-Huygens-Mission Wasserwolken entdeckte, die aus einem unterirdischen Salzozean stammten und ebenfalls mit Felsen auf dem Meeresboden in Kontakt standen.

Titan liegt mit seiner dichten Atmosphäre aus organischen Verbindungen, darunter Kohlenwasserstoffe und Tholine, die in der oberen Atmosphäre entstehen, auf dem vierten Platz. Diese schwimmen dann an die Oberfläche und bedecken sie mit lebenswichtigen Inhaltsstoffen.

Sauerstoff verlieren

Die Juno-Mission verfügt über die bislang am stärksten geladenen Teilcheninstrumente, die zum Jupiter geschickt wurden. Es kann die Energie, Richtung und Zusammensetzung geladener Teilchen auf der Oberfläche messen. Ähnliche Instrumente auf Saturn und Titan haben dort Tholin (eine Art organische Substanz) gefunden. Sie haben aber auch Partikel gemessen, die auf Atmosphären auf den Saturnmonden Rhea und Dione sowie auf denen von Titan und Enceladus schließen lassen.

Diese Teilchen werden als Pickup-Ionen bezeichnet. Planetenatmosphären bestehen aus neutralen Teilchen, aber der obere Teil einer Atmosphäre wird durch Sonnenlicht und bei Kollisionen mit anderen Teilchen „ionisiert“ (das heißt, sie verliert Elektronen). Dabei bilden sich Ionen (geladene Atome, die Elektronen verloren haben) und freie Elektronen.

Wenn ein Plasma – ein geladenes Gas, das den vierten Aggregatzustand neben fest, flüssig und gasförmig darstellt – durch eine Atmosphäre mit neu gebildeten Ionen strömt, stört es die Atmosphäre mit elektrischen Feldern, die die neuen Ionen – den ersten Teil eines Ions – beschleunigen können. Sammelvorgang.

Diese eingefangenen Ionen umkreisen dann das Magnetfeld des Planeten und gehen normalerweise in die Atmosphäre verloren, während einige auf die Oberfläche treffen und absorbiert werden. Der Einfangprozess befreite die Marsatmosphäre von Partikeln, nachdem das Magnetfeld des Roten Planeten vor 3,8 Milliarden Jahren verloren gegangen war.

Europa hat auch einen Abholprozess. Die neuen Messungen zeigen die verräterischen Anzeichen dafür, dass molekulare Ionen von Sauerstoff und Wasserstoff von der Oberfläche und der Atmosphäre eingefangen werden. Einige von ihnen entkommen Europa, andere treffen auf die eisige Oberfläche und erhöhen so die Sauerstoffmenge auf und unter der Oberfläche.

Dies bestätigt, dass Sauerstoff und Wasserstoff tatsächlich die Hauptbestandteile der europäischen Atmosphäre sind, was mit Fernbeobachtungen übereinstimmt. Allerdings deuten die Messungen darauf hin, dass die produzierte Sauerstoffmenge – die von der Oberfläche in die Atmosphäre abgegeben wird – nur etwa 12 kg pro Sekunde beträgt, was am unteren Ende früherer Schätzungen von etwa 5 kg bis 1.100 kg pro Sekunde liegt.

Dies würde darauf hinweisen, dass die Oberfläche nur sehr wenig Erosion erfährt. Messungen deuten darauf hin, dass dies nur 1,5 cm der Oberfläche Europas pro Million Jahre ausmachen könnte, was weniger ist, als wir dachten. Dadurch verliert Europa durch Sammelprozesse ständig Sauerstoff, wobei nur eine geringe Menge zusätzlicher Sauerstoff von der Oberfläche zur Wiederauffüllung abgegeben wird und wieder an die Oberfläche gelangt.

Was bedeutet das also für seine Chancen, Leben zu beherbergen? Ein Teil des an der Oberfläche eingeschlossenen Sauerstoffs kann in den unterirdischen Ozean gelangen und dort alles Leben ernähren. Basierend auf der Schätzung der Studie dürfte der Gesamtsauerstoffverlust jedoch niedriger sein als die zuvor geschätzten 0,3 bis 300 kg pro Sekunde.

Ob dieser am 29. September 2022 aufgezeichnete Rhythmus üblich ist, bleibt abzuwarten. Dies ist möglicherweise nicht repräsentativ für den gesamten auf dem Mond vorhandenen Sauerstoff. Es kann sein, dass der Plume-Ausbruch, die Orbitalposition und die Bedingungen stromaufwärts die Rate zu bestimmten Zeiten erhöhen bzw. verringern.

Die NASA-Mission Europa Clipper, die später in diesem Jahr startet, und die Juice-Mission, die auf dem Weg nach Ganymed zwei Vorbeiflüge an Europa durchführen wird, werden in der Lage sein, diese Messungen zu verfolgen und viel mehr Informationen über die Bewohnbarkeit Europas zu liefern.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.