Vor einigen Jahren dachten Astronomen, sie hätten wispige Ringe um den Saturnmond Rhea gefunden. Jetzt haben neue Beobachtungen etwas anderes um Rhea gezeigt, das völlig unerwartet war: eine Sauerstoffatmosphäre. Im März dieses Jahres flog das Cassini-Raumschiff Rhea aus der Nähe an und zeichnete Daten auf, die eine dünne Atmosphäre aus Sauerstoff und Kohlendioxid zeigten.
Die Quelle des Sauerstoffs ist nicht wirklich überraschend: Rheas Dichte von 1,233-mal der von flüssigem Wasser legt nahe, dass Rhea drei Viertel Eis und ein Viertel Gestein ist. Die schwache Atmosphäre des Mondes wird durch die fortschreitende chemische Zersetzung von Eiswasser auf der Mondoberfläche durch Bestrahlung mit der Saturn-Magnetosphäre aufrechterhalten.
Kürzlich wurde auch Sauerstoff in der Atmosphäre von zwei Jupitermonden, Europa und Ganymed, nachgewiesen. Da Sauerstoff ein Hauptbestandteil der Atmosphäre um die Saturnringe ist, glauben Astronomen, dass es ähnliche Atmosphären um andere eisige Monde geben könnte, die in der Saturn-Magnetosphäre umkreisen.
"Die neuen Ergebnisse legen nahe, dass aktive, komplexe Chemie mit Sauerstoff im gesamten Sonnensystem und sogar in unserem Universum weit verbreitet ist", sagte der Hauptautor Ben Teolis, ein Wissenschaftler des Cassini-Teams am Southwest Research Institute in San Antonio. „Eine solche Chemie könnte eine Voraussetzung für das Leben sein. Alle Beweise von Cassini deuten darauf hin, dass Rhea zu kalt und ohne das flüssige Wasser ist, das für das Leben, wie wir es kennen, notwendig ist. “
Natürlich gibt es immer die Möglichkeit des Lebens, wie wir es nicht kennen.
Und auf dem Mond muss sich eine Art organischer Stoffe befinden - also Kohlenstoffverbindungen. Die Quelle des Kohlendioxids in Rheas Atmosphäre ist noch nicht bekannt, aber seine Anwesenheit legt nahe, dass Radiolysereaktionen zwischen Oxidationsmitteln und organischen Stoffen an der Mondoberfläche stattfinden.
In Bezug auf diese neuen Erkenntnisse, die sich auf die ausgeschlossene Hypothese von Ringen um Rhea beziehen, sagte Teolis gegenüber dem Space Magazine, dass noch viel über Rheas Umwelt zu bestimmen ist. "Die Elektronenverarmung ist derzeit ungeklärt", sagte Teolis in einer E-Mail. Der scharfe, symmetrische Abfall der Elektronen, der um Rhea herum nachgewiesen wurde, war der erste Befund hinter der Ringtheorie. „Wir gehen derzeit davon aus, dass dies möglicherweise mit der Ionisierung der Atmosphäre zusammenhängt, möglicherweise in Verbindung mit der elektrostatischen Aufladung der Rhea-Oberfläche, aber ich habe derzeit keine endgültige Antwort. Die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Magnetosphäre ist ein komplexes Problem und es wird einige Zeit dauern, bis es geklärt ist. Zum ersten Mal bei einem eisigen Mond geben uns die Ergebnisse von Cassini ein In-situ-Beobachtungsfenster für diese Wechselwirkung, deren Verständnis noch immer sehr theoretisch ist. Wir arbeiten daran."
Diese neuesten Daten stammen von Cassinis Ionen- und Neutralmassenspektrometer und dem Cassini-Plasmaspektrometer während der Vorbeiflüge am 26. November 2005, 30. August 2007 und 2. März 2010. Das Ionen- und Neutralmassenspektrometer zeigte Sauerstoffspitzendichten von etwa 50 Milliarden Moleküle pro Kubikmeter (1 Milliarde Moleküle pro Kubikfuß). Es wurden Spitzendichten von Kohlendioxid von etwa 20 Milliarden Molekülen pro Kubikmeter (etwa 600 Millionen Moleküle pro Kubikfuß) festgestellt.
Das Plasmaspektrometer sah deutliche Signaturen von fließenden Strömen positiver und negativer Ionen mit Massen, die Ionen von Sauerstoff und Kohlendioxid entsprachen.
Die Wissenschaftler sagten, der Sauerstoff scheint in eine Atmosphäre aufzusteigen, wenn sich das Saturn-Magnetfeld über Rhea dreht. Energetische Partikel, die im Magnetfeld des Planeten eingeschlossen sind, pfeffern die Wassereisoberfläche des Mondes. Sie verursachen chemische Reaktionen, die die Oberfläche zersetzen und Sauerstoff freisetzen.
Die Freisetzung von Sauerstoff durch Oberflächenbestrahlung könnte dazu beitragen, Bedingungen zu schaffen, die für das Leben in einem anderen eisigen Körper als Rhea günstig sind, der flüssiges Wasser unter der Oberfläche hat, sagte Teolis. Wenn der Sauerstoff und das Kohlendioxid von der Oberfläche irgendwie in einen unterirdischen Ozean transportiert werden könnten, würde dies eine viel gastfreundlichere Umgebung für die Bildung komplexerer Verbindungen und des Lebens schaffen.
Die Wissenschaftler sind sich nicht sicher, wie das Kohlendioxid freigesetzt wird. Dies könnte das Ergebnis von „Trockeneis“ sein, das wie bei Kometen aus dem ursprünglichen Sonnennebel eingefangen wurde, oder es könnte auf ähnliche Bestrahlungsprozesse zurückzuführen sein, die an den im Wassereis von Rhea eingeschlossenen organischen Molekülen ablaufen. Das Kohlendioxid könnte auch aus kohlenstoffreichen Materialien stammen, die von winzigen Meteoren abgelagert wurden, die Rheas Oberfläche bombardierten.
"Rhea erweist sich als viel interessanter als wir es uns vorgestellt hatten", sagte Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin bei JPL. "Der Cassini-Befund unterstreicht die reiche Vielfalt der Saturnmonde und gibt uns Hinweise darauf, wie sie sich gebildet und entwickelt haben."
Diese Forschung erscheint in der Ausgabe von Science Express vom 25. November 2010.
Quellen: Wissenschaft, JPL, E-Mail-Austausch mit Teolis
