Leuchtet Jupiters Eismond Europa im Dunkeln?

Sollten sich die Vermutungen bestätigen, könnte das Leuchten zukünftigen Weltraummissionen dabei helfen, die Chemie der eisigen Oberfläche des Mondes zu erforschen – und vielleicht sogar Hinweise darauf geben, was sich im Ozean darunter befindet.

Veröffentlicht am 13. Nov. 2020, 12:38 MEZ, Aktualisiert am 19. Nov. 2020, 14:07 MEZ
Jupiter-Mond Europa

Jupiter-Mond Europa ist umhüllt von einer dicken Eiskruste. Unter ihr könnte sich ein tiefer Ozean verbergen – ein Grund, warum der Mond für die Wissenschaft einer der vielversprechendsten Orte ist, um nach außerirdischem Leben zu suchen.

Bild NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

Jupiter könnte ein eigenes kleines Nachtlicht haben: Forscher vermuten, dass der viertgrößte Mond des Planeten, Europa, im Dunkeln leuchtet. Der Grund dafür: Eis, Salze und jede Menge Strahlen.

Genau wie unser Mond scheint auch der Jupiter-Mond Europa auf der Sonnenseite hell. Aber während unser felsiger Nachbar auf einer Seite in Dunkelheit gehüllt ist – weshalb wir den Mond zu- und abnehmen sehen und er sogar teilweise aus unserem Blickfeld zu verschwinden scheint –, deuten Laborexperimente nun darauf hin, dass es auf Europa vielleicht niemals dunkel wird: Auf der vermeintlich finsteren Seite könnte ein grünliches oder bläulich weißes Licht schimmern, erzeugt durch den ständigen Beschuss mit Strahlen aus dem Magnetfeld des Jupiters.

Die Entdeckungen sind das Ergebnis einer Studie, die im Wissenschaftsmagazin „Nature Astronomy“ veröffentlicht wurde. „Auf Europa zu stehen und das Leuchten zu sehen, wäre wohl wie im Märchen“, sagt Murthy Gudipati, Astrophysiker beim Jet Propulsion Laboratory der NASA und Leiter der Studie.

Er und sein Team stellten bei Tests mit verschiedenen Salzen, die man in der Oberfläche Europas vermutet, fest: Der Planet könnte nicht nur Licht in einem, sondern in mehreren Farbtönen abgeben, denn die genaue chemische Zusammensetzung beeinflusst Intensität und Farbe des Leuchtens. Sollte die Oberfläche Europas tatsächlich leuchten, wäre das für die Forschung eine Sensation: Zukünftige Missionen könnten das Licht auf der Nachtseite des Mondes untersuchen, um die komplexe Chemie seiner Oberfläche zu entschlüsseln. Diese Erkenntnisse wiederum könnten Hinweise auf die chemische Zusammensetzung des tiefen, vielleicht sogar mit außerirdischem Leben bewohnten Ozeans geben, den man unter der eisigen Kruste Europas vermutet.

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Um das zu erforschen, treten in den kommenden Jahren gleich zwei Missionen die lange Reise durchs All an: die Raumsonde der NASA, Europa Clipper, und der Jupiter Icy Moons Explorer, (JUICE) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Die neue Studie sei „ein weiteres Werkzeug im Werkzeugkasten“, um Wissenschaftlern in Zukunft dabei zu helfen, die komplexe Oberflächenchemie Europas zu entschlüsseln, sagt Curt Niebur, der das Europa Clipper-Programm der NASA wissenschaftlich begleitet, jedoch nicht Teil des Studienteams rund um Gudipati war.

„Aber auch darüber hinaus: Wenn die Oberfläche wirklich leuchtet, ist das einfach cool“, sagt Niebur.

Eine salzige Überraschung

Dass reines Wassereis bei Bestrahlung leuchtet, wissen Forscher bereits seit den 1950er Jahren, sagt Anna Pollmann, Astroteilchenphysikerin an der Universität Wuppertal. Wenn Elektronen mit Molekülen im Eis kollidieren, geben sie Energie ab. Diese Energie wird von den angeregten Molekülen in Form von Licht freigesetzt.

Pollmann, die die neue Studie rezensiert hat, arbeitet hier auf der Erde mit Luminiszenzen: Sie nutzt das Leuchten im antarktischen Eis, um nach exotischen kosmischen Teilchen zu suchen, die aus dem All auf unsere Erde gelangen. Doch die dicke Atmosphäre und das Erdmagnetfeld schützen unseren Planeten vor einfallender Strahlung und so ist das Leuchten hier rar.

Anders auf Europa. Der Jupitermond hat fast keine Atmosphäre und ist im Strudel der Strahlung in Jupiters heftigem und enormem Magnetfeld gefangen. Die Strahlung ist dadurch so stark, dass ein Mensch, der ihr ungeschützt ausgesetzt wäre, innerhalb von 10 bis 20 Minuten sterben würde, sagt Niebur.

Die Erkenntnisse über das Leuchten kamen dabei eher zufällig heraus: Ursprünglich wollten Gudipati und seine Kollegen untersuchen, wie sich eben diese Strahlung Jupiters auf die Eigenschaften der Kruste seines Eismondes auswirken könnte – ein wichtiger Baustein, um zu erfahren, ob irgendwann ein Lander auf Europa geschickt werden kann.

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Die Forscher entwickelten ein Instrument, mit dem sie Eisbrocken aus sicherer Entfernung mit einem Jupiter-ähnlichen Elektronenstrom beschießen und verfolgen konnten, was passiert. Als sie den Elektronenstrahl auf einen gefrorenen Block aus reinem Wasser richteten, fing dieser an zu leuchten. Als sie zu Natriumchlorid-Eis wechselten, verschwand das Licht fast ganz. Zuerst dachten die Forscher, dass etwas schiefgelaufen sei, und versuchten es erneut – doch das starke Leuchten blieb aus.

„Das war der Aha-Moment für uns“, sagt Gudipati.

Er und sein Team testeten verschiedene Salze, die laut Studien auf der Oberfläche Europas lagern könnten. Einige Salze, wie Karbonate, dämpften das Leuchten, andere, wie Magnesiumsalze, verstärkten es. Und es gab eine weitere Erkenntnis: Je nach Zusammensetzung des Eises änderte sich auch die Farbe des Leuchtens. Natriumchlorid zum Beispiel führte zu grünem Licht, durch das Hinzufügen von Sulfatsalzen wurde die Mischung des Lichtes rötlicher. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Zusammensetzung verschiedener Salze ein mögliches Leuchten der Oberfläche des Eismondes beeinflusst – was helfen könnte, „Europa aus einem ganz anderen Blickwinkel zu betrachten“, sagt Gudipati.

Suche nach außerirdischem Leben

Die Berechnungen von Gudipati und seinem Team machen Hoffnung, dass das Leuchten des Mondes stark genug sein könnte, um von der Kamera der Raumsonde Europa Clipper erfasst zu werden. Sicher sei das jedoch noch lange nicht, warnt Niebur – auch, weil die besagte Kamera gerade noch gebaut wird.

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Trotzdem liefert die Studie eine vielversprechende Vorahnung davon, was man durch das Erforschen des Leuchtens über Europa lernen könnte. Erkenntnisse darüber, welche Verbindungen in die Eiskruste eingebettet sind, versprechen unterdessen Hinweise auf die Chemie des unterirdischen Ozeans, den Wissenschaftler unter dem Eis vermuten. Glatte Eisflächen auf der Oberfläche des Mondes sowie Hinweise auf Wasserfontänen deuten darauf hin, dass die Flüssigkeit unter der dicken Eisschicht von Zeit zu Zeit nach oben durchdringt. Gleichzeitig könnten Teile der Kruste auf den Boden des verborgenen Meeres absinken. Bessere Kenntnisse der Oberflächenzusammensetzung könnten also der Schlüssel sein für die Frage, ob in der Tiefe eine Form von Leben existiert.

Und nicht nur das: Die Methode könnte auch helfen, andere eisige Jupiter-ähnliche Monde wie Ganymed zu erforschen, sagt Ines Belgacem, Planetenwissenschaftlerin bei der Europäischen Weltraumorganisation, die sich auf die Untersuchung von Eisoberflächen spezialisiert hat.

„Wir müssen noch sehr, sehr viel über diesen Mond lernen“, sagt sie.

Seit der Galileo-Mission in den 1990er Jahren hat kein Raumschiff mehr Europa erkundet. Das erschwert das weitere Erforschen der eisigen Welt. Antworten könnten bald von Clipper und JUICE kommen – aber jüngste Studie habe bereits geholfen, den Eismond besser zu verstehen und weiter Forschung vorzubereiten, sagt Belgacem:

„Je mehr wir über den Mond wissen, bevor wir dort ankommen, desto besser werden die wissenschaftlichen Erkenntnisse sein, die wir auf unserer Mission von dort mitbringen können.“

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

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