Dutzende Eisvulkane auf Zwergplanet Ceres entdeckt

Auf dem Zwergplaneten Ceres – dem größten Himmelskörper im Asteroidengürtel – könnten neu entdeckte vulkanische Aktivitäten keine Anomalie, sondern der Regelfall sein. Neue Beobachtungen, die in „Nature Astronomy“ geschildert wurden, lassen vermuten, dass die kleine Welt im Laufe der letzten Milliarden Jahre immer wieder Vulkanausbrüche erlebt hat. Dabei wurde jedoch bedeutend weniger Material ausgestoßen, als das bei Vulkanen auf der Erde, dem Mars oder der Venus der Fall ist. 

Trotzdem rätseln die Wissenschaftler, woraus sich diese Ausbrüche speisen. 

„Das wissen wir nicht wirklich“, sagt Ottaviano Ruesch von der ESA, der an der Studie nicht beteiligt war. „Eine neue Weltraummission zu diesem Zwergplaneten könnte uns das vermutlich sagen.“ 

Mit einem Durchmesser von ungefähr 965 Kilometern ist Ceres der einzige Zwergplanet in dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Seit März 2015 kreist die NASA-Raumsonde Dawn um die gefrorene Welt und sieht sich deren eisige Oberfläche mit ihren hellen Flecken genauer an. 

Aber nach einigen Monaten im Orbit entdeckte Dawn etwas Ungewöhnliches: eine große, pyramidenartige Struktur, die fast 4.000 Meter hoch ist und wie ein junger Vulkan aussieht.  

Wie aber kann es einen Vulkan auf einem Zwergplaneten geben, der als geologisch tot gilt? Und warum gab es noch dazu nur einen einzigen jungen Vulkan? Zeigte Ceres nach 4,5 Milliarden Jahren nun plötzlich vulkanische Aktivität? 

Eisvulkane 

Die Wissenschaftler tauften die Erhöhung Ahuna Mons und verkündeten 2016, dass es sich tatsächlich um einen Vulkan handelt. Anstelle von Feuer und Schwefel tritt aus dem Vulkan allerdings gefrorene Lava aus Eis, Salzen und anderen Materialien aus. Das liegt daran, dass die Temperaturen im Inneren von Ceres zu niedrig sind, um Gestein zu schmelzen, wie Ruesch erklärt. Er ist einer der Autoren jener Studie, die Ahnua Mons als Kryovulkan identifizierte. 

„Allerdings waren die Temperaturen hoch genug, um Eis zu schmelzen“, sagt er. 

Ein eisiger Vulkanausbruch mag seltsam klingen, aber Ahuna Mons ist bei Weitem nicht der einzige sogenannte Kryovulkan in unserem Sonnensystem. Beispiele für Kryovulkanismus gibt es auch auf den Monden Enceladus, Europa und Triton – und wahrscheinlich auch auf diversen anderen Welten jenseits unseres Sonnensystems. Wissenschaftler vermuten, dass solche Ausbrüche durch die innere Wärme dieser Himmelskörper zustande kommen. Diese entsteht im Falle einiger Monde durch die gravitativen Interaktionen mit ihrem Planeten. Auf einigen dieser Welten – insbesondere Enceladus und Europa – bieten die durch Kryovulkanismus entstehenden Geysire einige der besten Möglichkeiten, nach Leben jenseits der Erde zu suchen. Sie schleudern Material aus tiefen und potenziell lebensfreundlichen Wasserreservoirs an die Oberfläche. 

Die Wissenschaftler erfuhren 1989 zum ersten Mal von dieser Art des Kryovulkanismus, als eine der Voyager-Sonden an Triton vorbeiflog und ein paar Fotos machte. Die Aufnahmen ließen vermuten, dass auf der Oberfläche des Neptunmondes Eisgeysire ausbrachen. 

„Wir haben wirklich eine Menge gelernt und wir wissen nun, dass Kryovulkanismus vermutlich viel verbreiteter ist, als wir uns vorstellen“, sagt Rosaly Lopes vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. Auch sie war an der aktuellen Studie nicht beteiligt. „Trotzdem ist es ein ziemliches Rätsel, weil wir die Mechanismen dahinter noch nicht so gut verstehen.“ 

Einsamer Berg 

Ähnliches gilt für Ceres, auf der bisher noch kein offensichtlicher Mechanismus entdeckt wurde. Besonders mysteriös schien vor allem die Einsamkeit von Ahuna Mons. Auch nach vielen Rundflügen um den Zwergplaneten blieb er der einzige bekannte Gipfel. Noch dazu scheint er erst 200 Millionen Jahre alt zu sein, was in geologischen Maßstäben sehr jung ist.

Die vulkanische Aktivität auf anderen Himmelskörpern im inneren Sonnensystem nahm im Laufe der Zeit eher ab, als sie auskühlten. Genau das passierte auch bei der Venus, dem Mars und unserem Erdmond. Daher macht es keinen Sinn, dass die 4,5 Milliarden Jahre alte Ceres binnen eines geologischen Fingerschnippens plötzlich kryovulkanisch aktiv wurde, so der Studienautor Michael Sori von der University of Arizona. 

„Es ist ziemlich schwer, eine Erklärung dafür zu finden, warum Ceres oder irgendein anderer Himmelskörper die ersten 99 Prozent ihres Lebens über vulkanisch tot war und gestern dann ganz plötzlich aktiv wurde, relativ gesprochen“, sagt Sori. „Es muss irgendeinen Prozess geben, der ältere Vulkane abträgt – [der erklärt,] dass Ceres vielleicht schon ihre ganze Existenz über geologisch aktiv ist, aber irgendetwas die alten Gebilde entfernt.“ 

Auf Basis dieser Hypothese machten sich Sori seine Kollegen auf die Suche nach älteren Merkmalen auf der Ceres-Oberfläche, bei denen es sich um deformierte Vulkane handeln könnte. Laut Simulationen sollten diese weichen, vereisten Gebilde wie flache Dome oder wie Berge aussehen, die mit der Zeit zusammengesackt sind. 

Uralte Ausbrüche 

Mit dieser Methode fand das Team drei Dutzend plausible Kandidaten für Kryovulkandome. Nachdem sie die eher schwachen Kandidaten von der Liste entfernt hatten, blieben 22 Dome übrig, die auf kryovulkanische Aktivität hindeuteten. Einer davon ist Ahuna Mons. Die restlichen sind zwischen 16 und 32 Kilometer breit und bis zu vier Kilometer hoch. Laut einer vorsichtigen Schätzung des Teams sind sie weniger als eine Milliarde Jahre alt. Aufgrund ihrer relativ geringen Größe lässt sich das Alter aber nur schwer bestimmen. 

„Wir haben versucht, in unserer Wahl eher konservativ zu sein. Das bedeutet wahrscheinlich, dass wir vorzugsweise die jüngeren Vulkane sehen, weil die älteren etwas flacher und schwieriger zu vermessen sind“, so Sori. 

Anhand der Beobachtungen scheint es so, als wäre auf Ceres im Laufe der letzten paar Milliarden Jahre im Schnitt alle 50 Millionen Jahre ein neuer Kryovulkan entstanden. 

Für Lopez ist das eine spannende Erkenntnis. „Wir haben uns immer ein bisschen darüber gewundert, dass Ahuna Mons das einzige kryovulkanische Gebilde auf Ceres war“, sagt sie. „Diese Arbeit basiert auf der Idee, dass sich die Dome im Laufe der Zeit glätten, sodass sie nicht länger auffallen.“ 

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Ceres in den letzten paar Milliarden Jahren kyrovulkanisch aktiv war, obgleich sich die Aktivität auf einen Bruchteil dessen beschränkte, was wir auf der Erde, dem Mars und der Venus sehen. 

Das wiederum lässt sich leicht erklären: Das Material im Inneren von Ceres ist nicht annähernd so heiß wie das der inneren Planeten, und der Zwergplanet treibt dort draußen im Asteroidengürtel ganz allein herum. Der Mechanismus oder die Energiequelle hinter den Ausbrüchen auf der kalten, einsamen Ceres sind also nach wie vor ungeklärt. Sori und seine Kollegen wollen auch dieses Rätsel noch lösen. 

„Für mich ist das die nächste große Sache, die es herauszufinden gilt“, sagt er, „und derzeit habe ich noch keine perfekte Antwort.“ 

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.