Das Cassini-Raumschiff der NASA ist seit seiner Ankunft am Saturn auf der Suche nach atomarem Sauerstoff. Es entdeckte, dass große dunkle Risse um seinen Südpol warm waren und Wasserdampf und Eispartikel ausstießen. Cassini wird 2008 einen zweiten Blick darauf werfen, wenn es einen weiteren Vorbeiflug geben wird.
Atomsauerstoff könnte niemals mit teurem Parfüm verwechselt werden. Doch genau wie ein Duft, der in der Luft eines leeren Raums verweilt, Hinweise auf einen früheren Insassen bietet, stellte sich heraus, dass die Sauerstoffwolke, auf die das Cassini-Raumschiff stieß, als es sich dem Saturn zum ersten Mal näherte, eine Visitenkarte einer anderen himmlischen Präsenz war, des winzigen Mondes Enceladus.
Der Sauerstoff war der erste Hinweis darauf, dass unter Enceladus 'eisiger Oberfläche viel mehr vor sich geht, als es zuerst erschien. Es dauerte eine Weile, bis Wissenschaftler die Botschaft verstanden hatten. Das Aufspüren der Sauerstoffquelle führte sie zu einem äußerst ungewöhnlichen Punkt im Sonnensystem, einem Ort, der möglicherweise eine der seltensten und gefragtesten Substanzen im Universum besitzt - flüssiges Wasser.
Jetzt siehst du es, jetzt nicht
Cassinis UV-Spektrograph machte Ende Dezember 2003 seine erste Untersuchung der Saturnatmosphäre, als sich das Raumschiff dem Ende seiner siebenjährigen Reise zum Ringplaneten näherte. Zusammen mit dem erwarteten Wasserstoff, der seit langem als Hauptbestandteil des Gasriesen bekannt ist, erkannte der Spektrograph das Vorhandensein von Sauerstoff. "Wir waren die ersten, die den Sauerstoff im Saturn-System entdeckten", sagt Dr. Larry Esposito von der University of Colorado, Hauptforscher für das Instrument. Da die Saturnringe hauptsächlich aus Wassereis bestehen, war es nicht überraschend, einen Bestandteil des Wassers, Sauerstoff, in der Saturnatmosphäre zu finden, erklärt er. Der beobachtete Sauerstoff lag in Form einzelner Sauerstoffatome vor, die als atomarer Sauerstoff bezeichnet werden, wie der in Wasser H2O.
Als es im Januar 2004 erneut die Saturnatmosphäre betrachtete, fand es eine massive Sauerstoffblase in der Nähe des äußersten Saturnrings, des E-Rings. Nur wenige Monate später war ein Großteil des Sauerstoffs verschwunden. "Was überraschte, war die Menge an Sauerstoff, die wir sahen und wie sie sich veränderte", sagt Esposito. "Dies war das erste Anzeichen dafür, dass etwas Ungewöhnliches vor sich ging."
„Unsere erste Idee war, dass die Kollisionen zwischen kleinen Monden in den Ringen kleine Eisstöße freisetzen und das Eis in seine Atome zerlegt wird, von denen eines atomarer Sauerstoff ist“, erklärt Esposito. "Wir haben diese Hypothese aufgestellt, aber die Idee schien nicht zu funktionieren."
Was sich herausstellte, waren eine Reihe von Beobachtungen im Frühjahr 2005, die zeigten, dass auf Enceladus etwas sehr Seltsames stattfand, das sich gerade im E-Ring befindet, wo die mysteriöse Sauerstoffwolke zum ersten Mal entdeckt wurde. Cassinis Magnetometer zeigte, dass der Mond eine Atmosphäre hatte. Enceladus war zu klein, um genug Schwerkraft zu haben, um eine Atmosphäre sehr lange zu halten, und musste über eine stetige Gasquelle wie Geysire verfügen, um die Atmosphäre am Laufen zu halten. Der kosmische Staubanalysator entdeckte einen Partikelstrom um Enceladus. Die Wissenschaftler fragten sich, ob diese Partikel vom Mond oder vom E-Ring stammen könnten und ob der Mond selbst möglicherweise die Quelle für Eispartikel für den E-Ring sein könnte.
Die Wissenschaftsteams von Cassini waren bestrebt, einen genaueren Blick darauf zu werfen. Missionsnavigatoren haben die Flugbahn des Raumfahrzeugs neu gestaltet, um es Enceladus näher zu bringen als zuvor geplant. "Dies ist ein großer Vorteil einer Mission wie Cassini", so Esposito. "Du fliegst nicht nur einmal vorbei, du kannst nachverfolgen, wenn etwas vielversprechend erscheint."
Bereit für eine Nahaufnahme
Im Juli 2005 fuhr Cassini nur 175 Kilometer von Enceladus entfernt. Die Instrumente des Raumfahrzeugs zeigten, dass die großen dunklen Risse, die als "Tigerstreifen" bezeichnet wurden, am Südpol des Mondes warm waren und Wasserdampf und Eispartikel ausstießen.
Der Vorbeiflug ereignete sich gerade, als sich ein Stern hinter dem Südpol des Mondes bewegte. „Als wir sahen, wie der Mond das Licht vom Stern löschte, identifizierte das Spektrometer Sauerstoff“, sagt Esposito. „Das Sternenlicht zeigte Wassermoleküle zwischen uns - dem Raumschiff - und dem Stern. Es zeigte eine lokalisierte Wasserwolke in der Nähe von Enceladus. “
„Wir konnten die Form der Wolke messen, die Menge des darin enthaltenen Wassers und die Geschwindigkeit, mit der es zerstört wird, schätzen und Sauerstoff produzieren“, sagt Esposito. Die Menge an Wasser, die sie sahen, ungefähr eine Million Tonnen, war genau die, die benötigt wurde, um eine Sauerstoffwolke bereitzustellen, wie sie sie vor mehr als einem Jahr in der Nähe des E-Rings zum ersten Mal beobachtet hatten. "Dies war ein sehr erfreuliches Ergebnis", sagt Esposito. "Wir haben zwei neue unterschiedliche Phänomene gemessen und festgestellt, dass sie zusammenpassen."
Das Geheimnis des atomaren Sauerstoffs wurde gelöst. Zur gleichen Zeit, als seine Quelle, zeigte sich der winzige Enceladus als völlig anders als der kalte, tote eisige Mond, der er hätte sein sollen. Klein wie es ist, hat es eine interne Wärmequelle und ist geologisch aktiv. Seine Geysire werfen genug Wasserdampf und Eis ab, um die Mondatmosphäre aufrechtzuerhalten, den riesigen E-Ring zu speisen und sich in Sauerstoffwolken zu zersetzen, wie sie Cassini auf dem Weg zum Saturn zum ersten Mal entdeckt hat.
Nicht weit unter der schneeweißen Oberfläche des Mondes, sagen Wissenschaftler, könnten sich große Pools mit flüssigem Wasser befinden, die von derselben Wärmequelle erwärmt werden, die seine Geysire antreibt. Sein Potenzial für Wasser macht Enceladus zu einer Elite-Gruppe von Orten, an denen Leben existieren könnte. Das Cassini-Raumschiff wird 2008 für einen weiteren Blick zurückschwingen.
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Ursprüngliche Quelle: NASA / JPL / SSI-Pressemitteilung
