Forschung

Reisen zu den geheimnisvollen Eiswelten

15.01.2020 - Viele Monde des äußeren Sonnensystem verfügen über große Mengen an Wasser.

Während auf Mars und Mond jeder Wasserfund bejubelt wird, gibt es eine Region im Sonnensystem, die geradezu in Wasser schwimmt: die Monde der Gasriesen und alles jenseits davon. Warum ist das wichtig und was wissen wir darüber?

Dass das Universum nicht nur Objekte hervorbringt, wie sie in unsere Erfahrungswelt passen, sollte uns alle daran erinnern, dass unser geozentrisches Denken nicht das Maß aller Dinge ist. Monde mit Ozeanen aus Erdgas, Felsen aus Wasser und Lava aus Kohlendioxid sind genauso Teil der Natur wie eine Streuobstwiese.

Bei Temperaturen unter -150 Grad Celsius erwartet man eine erfrorene, tote Welt. Dass dies nicht der Fall ist, haben bereits die Weltraummissionen des 20. Jahrhunderts gezeigt. Im Artikel „Eisige Trabanten von Jupiter und Saturn“ in der aktuellen Ausgabe von Physik in unserer Zeit legt Roland Wagner vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt  anschaulich dar, was diese Beobachtungen bedeuten: Das äußere Sonnensystem ist alles andere als tot – zumindest die Geologie betreffend. Die erstaunlich junge Oberfläche des Jupitermondes Europa und die fast erdähnliche Oberfläche des Saturnmondes Titan sind gute Belege dafür.

Jüngste Ergebnisse sind sogar noch aufregender: Nur die Existenz eines globalen Ozeans aus flüssigem, salzhaltigen Wasser kann das induzierte Magnetfeld des Jupitermonds Europa erklären. Was spielt sich in dieser Wasserwelt ab? Auch unter der Eiskruste des Saturnmondes Enceladus existiert ein Ozean, der kryovulkanische Aktivität ermöglicht. Hohe Fontänen, die in der Südpolregion aus dem Eis schießen, könnten auf hydrothermale Quellen am Boden des Ozeans hindeuten.

Die Raumfahrtmissionen des 20. Jahrhunderts haben unser Verständnis des äußeren Sonnensystems verändert. Aber auch nach dieser ersten Phase der Erkundung sind noch viele Fragen offen, zum Beispiel die nach den Unterschieden der geologischen Entwicklung der Galileischen Eissatelliten.

Zunächst wird die ESA mit der Jupitermission JUICE Fragen beantworten, die frühere Missionen wie Galileo aufgeworfen haben. Mit der großen Mission Europa Clipper folgt die NASA. Sie wird einen nie dagewesenen Zugang zu Europa ermöglichen.

Angesichts der wissenschaftlich interessanten Vorgänge im äußeren Sonnensystem, würde man sich noch mehr Missionen wünschen. Warum ist das nicht der Fall? Zum Teil liegt das natürlich an den langen Umlaufzeiten der Gasplaneten und der daraus resultierenden Einschränkungen der Startfenster. Besonders bedeutend wird dieser Aspekt, wenn man Planeten für ein Swingby-Manöver nutzen will, um schnell ins äußere Sonnensystem zu gelangen. An den Entfernungen liegt es hingegen nicht, denn in der Mechanik des Raumflugs hängt wenig von Entfernungen, mehr von nötigen Geschwindigkeitsveränderungen der Sonden ab. Das hat zur Folge, dass zum Beispiel eine Mission zum Merkur mit mehr Aufwand verbunden ist, als zum Jupiter.

Ein weiteres Problem der Erforschung der Eismonde ist der Mangel an Energie. Mit Solarzellen ausgestattete Raumsonden sind auf Sonnenenergie angewiesen. Da die Sonne vom Saturn aus gesehen aber lediglich ein sehr heller Stern ist, ist diese nur in geringem Maße vorhanden.

Wenn es uns mit der Erkundung des äußeren Sonnensystems ernst ist, müssen wir auch überkommene Tabus in der Technologieentwicklung in Frage stellen. Im vergangenen Jahrhundert war der Einsatz von Radioisotopen-Generatoren wegen der radiotoxischen Eigenschaften der notwendigen Isotope noch umstritten. Mittlerweile ist er in den USA längst in der Öffentlichkeit akzeptiert. Es müsste auch in Europa als der größten wissensbasierten Gesellschaft der Erde möglich sein, Radioisotope für die Weltraumforschung zur Verfügung zu stellen. Dass der Einsatz dieser Technologie sicher und umweltfreundlich erfolgen muss, ist eine Selbstverständlichkeit.

Nur, wenn die Planetenforschung eine zuverlässige, von der Sonnenentfernung unabhängige Energiequelle zur Verfügung haben, wird sie uns auch in Zukunft mit erstaunlichen Entdeckungen bereichern. Wer sagt, dass nur auf der Erde Fische in Ozeanen schwimmen? Vielleicht ist der Tag, an dem wir ein Bild von einem Europaorganismus empfangen, gar nicht mehr so fern.

Markus Landgraf, Darmstadt

Dieser Essay kommentiert einen Artikel über die Eismonde im Sonnensystem, der in der aktuellen Ausgabe von Physik in unserer Zeit erschienen ist. Sie finden beide Artikel zum kostenlosen Download unter den Originalveröffentlichungen.

Originalveröffentlichungen

 M. Landgraf, Reisen zu den geheimnisvollen Eiswelten, Phys. Unserer Zeit 51(1), 3 (2020);  https://doi.org/10.1002/piuz.202070102

R. Wagner, Eismonde von Jupiter und Saturn, Phys. Unserer Zeit 51(1), 12 (2020); https://doi.org/10.1002/piuz.201901562

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