Webb findet eine Kohlenstoffquelle auf der Oberfläche des Jupitermondes Europa

21.09.2023
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Der Jupitermond Europa ist einer der wenigen Planeten in unserem Sonnensystem, auf denen lebensfreundliche Bedingungen herrschen könnten. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass unter seiner eisigen Wasserkruste ein salziger Ozean aus flüssigem Wasser mit einem felsigen Meeresboden liegt. Planetenforscher haben jedoch nicht bestätigt, ob dieser Ozean die für das Leben notwendigen Chemikalien, insbesondere Kohlenstoff, enthält oder nicht.

Astronomen haben mithilfe von Daten des NASA/ESA/CSA-Weltraumteleskops James Webb Kohlendioxid in einer bestimmten Region auf der eisigen Oberfläche Europas identifiziert. Die Analyse weist darauf hin, dass dieser Kohlenstoff wahrscheinlich aus dem unterirdischen Ozean stammt und nicht von Meteoriten oder anderen externen Quellen geliefert wurde. Darüber hinaus wurden sie in einer jüngeren geologischen Zeitskala abgelagert. Diese Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf die Möglichkeit der Besiedlung in der Nähe von Europa.

„Auf der Erde liebt das Leben die chemische Vielfalt, und je mehr Vielfalt, desto besser. Wir sind kohlenstoffabhängiges Leben. Das Verständnis der Chemie des europäischen Ozeans wird uns helfen. „Wir müssen feststellen, ob er dem Leben, wie wir es kennen, feindlich gegenübersteht oder ob.“ „Es ist ein guter Ort zum Leben“, heißt es in zwei unabhängigen Artikeln, die die Ergebnisse beschreiben.

„Wir glauben jetzt, dass wir Beobachtungsnachweise dafür haben, dass der Kohlenstoff, den wir auf der Oberfläche Europas sehen, aus dem Ozean stammt. Das ist nicht trivial. Kohlenstoff ist ein biologisch wesentliches Element“, fügte Samantha Trumbo von der Cornell University in Ithaca, New York, Hauptautorin des Buches hinzu zweites Papier, das diese Daten analysiert.

Verbindung zur Meeresoberfläche

Webb fand heraus, dass Kohlendioxid auf der Oberfläche Europas in einem Gebiet namens Tara Reggio am häufigsten vorkommt, einer geologisch jungen Region mit allgemein erneuertem Gelände, bekannt als „Chaos Terrane“. Das Oberflächeneis wurde zerstört und es kommt wahrscheinlich zu einem Materialaustausch zwischen dem unterirdischen Ozean und der eisigen Oberfläche.

„Frühere Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop zeigen Hinweise auf das Vorhandensein von Salz aus dem Ozean in Tara Reggio“, erklärte Trumbo. „Jetzt sehen wir, dass auch dort Kohlendioxid stark konzentriert ist. Wir gehen davon aus, dass der Ursprung des Kohlenstoffs wahrscheinlich im Binnenmeer liegt.“

„Wissenschaftler diskutieren darüber, wie der Ozean Europas mit seiner Oberfläche verbunden ist. „Ich denke, diese Frage war ein großer Anstoß für die Erforschung Europas“, sagte Villanueva. „Das deutet darauf hin, dass wir möglicherweise einige grundlegende Dinge über die Zusammensetzung des Ozeans erfahren können, noch bevor wir bohren.“ durch das Eis, um das vollständige Bild zu erhalten.

Beide Teams identifizierten Kohlendioxid mithilfe von Daten der Webb Near-Infrared Spectrometer Integrated Field Unit (NIRSpec). Dieser Instrumentenmodus liefert Spektren mit einer Auflösung von 320 x 320 km über ein Sichtfeld mit 3.128 km Durchmesser auf der Oberfläche Europas und ermöglicht es Astronomen zu bestimmen, wo bestimmte Chemikalien vorhanden sind.

Kohlendioxid ist auf der Oberfläche Europas instabil. Daher gehen Wissenschaftler davon aus, dass es wahrscheinlich in einem jüngeren geologischen Zeitmaßstab entstanden ist – eine Schlussfolgerung, die durch seine Konzentration in einem Gebiet mit neuerer Topographie untermauert wird.

„Diese Beobachtungen dauerten nur wenige Minuten Observatoriumszeit“, sagte Heidi Hamill von der Association of Universities for Research in Astronomy, eine interdisziplinäre Wissenschaftlerin, die Webbs Beobachtungen des ersten garantierten Zyklus des Sonnensystems leitet. „Selbst in dieser kurzen Zeit konnten wir wirklich große wissenschaftliche Leistungen erbringen. Diese Arbeit gibt einen ersten Einblick in all die erstaunlichen wissenschaftlichen Erkenntnisse über das Sonnensystem, die wir mit Webb betreiben können.“

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Villanuevas Team suchte auch nach Hinweisen auf eine aus der Oberfläche Europas austretende Wasserdampfwolke. Forscher, die das Hubble-Weltraumteleskop der NASA und die Europäische Weltraumorganisation nutzen, berichteten über erste Plume-Entdeckungen in den Jahren 2013, 2016 und 2017. Es war jedoch schwierig, schlüssige Beweise zu finden.

Die neuen Daten von Webb zeigen keine Hinweise auf Schwadenaktivität, was es Villanuevas Team ermöglichte, eine strenge Obergrenze für die Rate festzulegen, mit der Material potenziell ausgeworfen werden könnte. Das Team betonte jedoch, dass das Fehlen einer Entdeckung das Vorhandensein einer Wolke nicht ausschließe.

„Es besteht immer die Möglichkeit, dass diese Fahnen variabel sind und man sie nur zu bestimmten Zeiten sehen kann. Alles, was wir mit hundertprozentiger Sicherheit sagen können, ist, dass wir in Europa keine Fahne entdeckt haben, als wir diese Beobachtungen mit Webb machten“, so Hamill sagte.

Diese Erkenntnisse könnten als Grundlage für die NASA-Mission Europa Clipper sowie für den Jupiter Icy Moons Explorer der ESA dienen, der am 14. April 2023 startete. Gus wird detaillierte Beobachtungen des Gasriesen durchführen. Planet und seine drei großen Ozeanmonde – Ganymed, Callisto und Europa – mit einer Reihe von Fernerkundungs-, geophysikalischen und In-situ-Instrumenten. Die Mission wird diese Monde als Planetenkörper und potenzielle Lebensräume charakterisieren, die komplexe Umgebung des Jupiter eingehend erforschen und das umfassendere Jupitersystem als Archetyp für Gasriesen im gesamten Universum untersuchen.

„Dies ist ein großartiges erstes Ergebnis dessen, was Webb zur Untersuchung der Jupitermonde beitragen wird“, sagte Co-Autor Guillaume Cruz-Merme, ehemals an der Université Paris-Saclay und derzeit ESA-Forschungsstipendiat am European Space Astronomy Centre der Agentur. „Ich freue mich darauf zu sehen, was wir aus diesen und zukünftigen Beobachtungen noch über ihre Oberflächeneigenschaften lernen können.“

„Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Saftmission“, fährt Guillaume fort. „Mit seinem MAJIS-Instrument wird es JOSE ermöglichen, dieselbe Oberfläche über denselben Wellenlängenbereich, aber mit einer viel größeren räumlichen Auflösung und über einen längeren Zeitraum zu beobachten, und wird so die Bewohnbarkeitssituation in Europa weiter einschränken.“

Die beiden Arbeiten zu dieser Forschung werden am 21. September 2023 in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Mehr Informationen
Webb ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All geschossen wurde. Im Rahmen einer internationalen Kooperationsvereinbarung stellte die ESA den Teleskopstartdienst mit der Trägerrakete Ariane 5 bereit. In Zusammenarbeit mit Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung von Ariane 5-Modifikationen für die Webb-Mission und den Kauf des Startdienstes durch Arianespace verantwortlich. Die ESA stellte außerdem das NIRSpec-Spektrometer und 50 % des Mittelinfrarot-Instruments MIRI zur Verfügung, die von einer Gruppe national finanzierter europäischer Institute (dem European MIRI Consortium) in Zusammenarbeit mit JPL und der University of Arizona entworfen und gebaut wurden.

WEB ist eine internationale Partnerschaft zwischen der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der Canadian Space Agency (CSA).

Kommunikation:
ESA-Medienbeziehungen
media@esa.int

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