Astrobiologie und Enceladus

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1 Astrobiologie und Enceladus Christoph Burger Saturn's icy moon Enceladus is emerging as the most habitable spot beyond Earth in the Solar System for life as we know it. (Enceladus Focus Group, SETI Institute in Mountain View, CA) Bild von

2 Inhalt Reise zu Enceladus Fakten zu Saturn und Enceladus Bisherige Erforschung Geologische Aktivität Mögliches Leben/Perspektiven Bild von

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7 Fakten zum System Saturn-Enceladus Ca. 9.6 AE von der Sonne entfernt Einer von derzeit 62 bekannten Monden Große Halbachse = km (nur ca. 4 Saturnradien) Umlaufzeit = 1.37 Tage Gebundene Rotation 2:1 Resonanz mit Dione (außen), fast in Resonanz mit Mimas (3:2, innen) und Tethys (4:3, außen)

8 Fakten zum Mond Enceladus Durchmesser nur etwa 500 km Masse = 1.1*10^20 kg (0.002 % Erdmasse) Oberflächengravitation = 0.11 m/s² Dichte = 1.61 g/cm³ (vergleichsweise hoch) Albedo = 0.99 Durchschnittliche Oberflächentemperatur = 75 K Bild von

9 Bisherige Besuche Voyager 1 & 2 Vorbeiflüge 1980/81 Cassini: Gestartet 1997, Orbiteintritt um Saturn 2004 Mission verlängert bis 2017 Mehrere Vorbeiflüge an Enceladus, dabei auch in-situ Messungen von Auswurfmaterial Vorbeiflug 2008 in nur 52 km Höhe! Bilder von

10 Geologische Aktivität - Oberflächenmorphologie 2 sehr unterschiedliche Regionen: Nordhalbkugel: Von Kratern übersät Sehr alte Oberfläche Südhalbkugel: Ausgedehnte Ebenen, Brüche und Verwerfungen Jung (< 1 Mio. Jahre) Bild von

11 Geologische Aktivität Tiger Stripes im warmen Süden Quellen der Plumes 130 km lang, 2 km breit, bis zu 500 m tief T bis mindestens 180 K gegenüber 75 K sonst Längs- bzw. Querverwerfungen durch Gezeitenkräfte Blaue Verfärbungen zeigen sehr junges Eis Bilder von

12 Geologische Aktivität Plumes Austritt flüchtiger Stoffe an den Tiger-Stripes Mögliche Quellen sind Ozean, einzelne Flüssigkeitseinschlüsse, sublimiertes Material, Bild von Spezies Anteil [%] H 2 O CO u (CO oder N2 ) CH NH 3 < 0.5 Auswurfmaterial vergrößert Albedo Erneuert dünne Atmosphäre um den Südpol, die sich sonst nicht halten könnte Ergebnisse aus direkten Messungen (Massenspektrometer) von Cassini und Sternbedeckungen H S,C H 2 2 2,C2H 6,C3H 8,...

13 Geologische Aktivität Kryovulkanismus Bild von

14 Der E-Ring des Saturn Schwacher, äußerster Ring, mindestens km breit Besteht aus mikroskopischen Eis- und Staubteilchen Nicht langzeitstabil (< 1 Mio. Jahre), muss daher ständig erneuert werden Enceladus befindet sich im dichtesten Teil Plumes wahrscheinlich Hauptquelle Fluchtgeschwindigkeit von Enceladus nur 866 km/h! Bild von

15 Ursachen für Aktivität Genaue Quelle der Wärme noch immer unbekannt Gesamtoutput um Südpol = 16 GW (Hoover Dam = 2 GW) 1. Radiogene Heizung: Wärme durch Radioaktiven Zerfall Nur etwa 0.3 GW 2. Gezeitenreibung Mrock/Mtotal = 0.61 Durch Saturn bzw. Resonanzen mit anderen Monden Auch abhängig vom Aufbau Bild von Fazit: Vermutlich Zusammenspiel aller Faktoren

16 Mögliches Leben? Vorraussetzungen wahrscheinlich grundsätzlich vorhanden: Wasser Energie bzw. Wärme Baustoffe (C, N, ) Bild von

17 Bekannte Möglichkeiten zur Entstehung von Leben Abbildung von McKay et al. (2008)

18 Eine Frage der Zeit?! Leben könnte in der Vergangenheit aufgetreten sein Überreste könnten gefunden werden Oberflächenmerkmale/Kraterdichten -> geologische Aktivität seit mehreren 100 Mio. Jahren Genug Zeit zur Entwicklung von Leben ( Mio. Jahre auf der Erde)

19 Methanogene?! Metabolismus bis -20 C beobachtet Methan muss recycelt werden sonst stirbt Population Gemessenes Methan in Plume könnte Produkt dieser Organismen sein! Abbildung von McKay et al. (2008)

20 Schwefeloxidierende Bakterien?! Moleküle durch Dissoziation von Wasser erzeugt Sulfate aus Sulfiden im Gestein und Dissoziationsprodukten erzeugt Intensität der Radioaktivität ist limitierender Faktor Abbildung von McKay et al. (2008)

21 Nachweis von Methanogenen Perspektiven über C-Isotopen Verhältnisse von CH 4 und CO 2 Verhältnis Kohlenwasserstoffe (bspw. Ethan):Methan ist mal geringer bei biologischer Aktivität auch mit Cassini messbar! Leben direkt auf der Oberfläche unwahrscheinlich aber evtl. Überreste im Auswurfmaterial Biotope möglicherweise nahe unter der Oberfläche - leicht zugänglich Bild von Noch besser: Direkte Untersuchung der Plumes bzw. des E-Rings möglich ohne bohren zu müssen!

22 Bild von Danke für die Aufmerksamkeit! Bild von

23 Referenzen McKay C. P. et al., 2008: The Possible Origin and Persistence of Life on Enceladus and Detection of Biomarkers in the Plume, Astrobiology, Vol. 8, Waite J. H. Jr. et al., 2006: Cassini Ion and Neutral Mass Spectrometer: Enceladus Plume Composition and Structure, Science, Vol. 311, Tsou P. et al., 2012: LIFE: Life Investigation For Enceladus. A Sample Return Mission Concept in Search for Evidence of Life, Astrobiology, Vol. 12, Taubner R. S., Leitner J. J., Firneis M. G., 2012: The Contribution Of Radiogens To The Thermal Budget Of Enceladus, 43rd Lunar and Planetary Science Conference, held March 19 23, 2012 at The Woodlands, Texas. LPI Contribution No