Europa, das als bewohnbar gilt, könnte an Sauerstoffmangel leiden

Es wird angenommen, dass der Jupitermond Europa unter seiner hellen, eisigen Kruste einen salzigen Ozean beherbergt, was ihn zu einem der bewohnbarsten Orte unseres Sonnensystems machen könnte.

Aber das meiste Leben, wie wir es kennen, braucht Sauerstoff. Es ist eine offene Frage, ob die Peripherie Europas darüber verfügt oder nicht.

Nun haben Astronomen ermittelt, wie viel von dem Molekül auf der eisigen Mondoberfläche entsteht, das eine Sauerstoffquelle für das Wasser darunter sein könnte. Unter Verwendung von Daten der Juno-Mission der NASA, ErgebnisseEine neue Studie, die am Montag in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde, legt nahe, dass die gefrorene Welt weniger Sauerstoff erzeugt, als einige Astronomen gehofft hatten.

„Es liegt am unteren Ende unserer Erwartungen“, sagte Jami Szalay, Plasmaphysiker an der Princeton University, der die Studie leitete. Er fügte hinzu, dass es für den Wohnungsbau „nicht völlig verboten“ sei.

Auf der Erde pumpt die Photosynthese von Pflanzen, Plankton und Bakterien Sauerstoff in die Atmosphäre. Doch in Europa funktioniert der Prozess anders. Geladene Teilchen aus dem Weltraum bombardieren die Eiskruste des Mondes und zerlegen das gefrorene Wasser in Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle.

„Die Eiskruste ist wie die Lunge Europas“, sagte Dr. Salai. „Die Oberfläche – dieselbe Oberfläche, die den Ozean darunter vor schädlicher Strahlung schützt – atmet gewissermaßen.“

Astronomen spekulieren, dass dieser Sauerstoff in die wässrige Unterwelt Europas transportiert werden könnte. Wenn ja, könnte es sich mit vulkanischem Material vom Meeresboden vermischen und eine „chemische Suppe erzeugen, die schließlich zur Entstehung von Leben führen könnte“, sagte Fran Bagnall, Planetenforscherin an der University of Colorado Boulder.

Die Raumsonde Juno wurde 2011 gestartet, um herauszufinden, was sich unter Jupiters dichtem Wolkenschleier verbirgt. Nun befindet sie sich auf einer erweiterten Mission zur Erforschung der Ringe und Monde des Planeten. An Bord ist ein Instrument namens JADE, kurz für das Jovian Auroral Distributions Experiment. Dr. Salais Team untersuchte Daten, die JADE während Junos Vorbeiflug durch das über Europa fegende Plasma gesammelt hatte.

Aber sie suchten nicht direkt nach Sauerstoff, sondern zählten Wasserstoff. Da das Molekül so leicht ist, schwebt der gesamte auf der Oberfläche Europas erzeugte Wasserstoff hoch in die Atmosphäre. Sauerstoff, der schwerer ist, bleibt eher im Eis stecken oder bleibt dort eingeschlossen.

Aber beide Moleküle stammen aus derselben Quelle: der Zersetzung von gefrorenem H₂O.

„Wenn wir also Wasserstoff messen, können wir direkt bestimmen, wie viel Sauerstoff produziert wird“, sagte Dr. Szalay.

Das Team stellte fest, dass die Oberfläche Europas jede Sekunde etwa 13 bis 40 Pfund Sauerstoff erzeugt. Das sind mehr als 1.000 Tonnen pro Tag, genug, um das Footballstadion der Dallas Cowboys 100 Mal im Jahr zu füllen.

Während in früheren Studien stark variierende Werte von bis zu 2.245 Pfund pro Sekunde angegeben wurden, zeigt dieses Ergebnis, dass die Obergrenze dieses Bereichs unwahrscheinlich ist. Laut Dr. Bagnall beeinträchtigt dies jedoch nicht unbedingt die Bewohnbarkeit Europas.

„Wir wissen nicht wirklich, wie viel Sauerstoff wir brauchen, um Leben zu bilden“, sagte sie. „Deshalb ist die Tatsache, dass es niedriger ist als einige der früheren Wunschschätzungen, keine große Sache.“

Die Untersuchung der Atmosphäre Europas sei „ein wichtiges Puzzleteil, um mehr über den Mond als System zu erfahren“, sagte Carl Schmidt, ein Planetenwissenschaftler an der Boston University, der nicht an der Arbeit beteiligt war.

Die Ergebnisse bestätigen jedoch nur die im Eis erzeugte Sauerstoffmenge. Die Studie zeigt nicht, wie viel des Moleküls in die Atmosphäre verloren geht oder wie es das Eis durchdringen und den darunter liegenden Ozean anreichern könnte.

Mit anderen Worten: „Wir haben immer noch keine Ahnung, wie hoch der Rückgang im Vergleich zum Anstieg ist“, sagte Dr. Schmidt.

Juno wird keine weiteren nahen Vorbeiflüge an der globalen Wasserwelt unternehmen, aber Missionen der nächsten Generation, die speziell zur Erforschung Europas konzipiert sind, könnten möglicherweise weitere Antworten finden. Der Jupiter Icy Moons Explorer der ESA, der voraussichtlich 2031 im Jupitersystem eintreffen wird, soll die Existenz und Größe des europäischen Ozeans bestätigen. Und die NASA Europa ClipperDer Start ist für Oktober geplant und soll untersuchen, wie die Eiskruste des Mondes mit dem Wasser darunter interagiert.

Derzeit sind Astronomen mit Daten von Juno beschäftigt. Obwohl der Vorbeiflug nur wenige Minuten dauerte, war es das erste Mal, dass die Zusammensetzung des Plasmas in der Nähe der Atmosphäre Europas direkt gemessen wurde.

„Das ist nur die Spitze des Eisbergs“, sagte Dr. Salai. „Viele Jahre lang werden wir diesen einen Flug durchwühlen, um alle Schätze zu finden.“