Im Jahr 2005 gab uns das NASA-Raumschiff Cassini einen unglaublichen Blick auf Enceladus, der Wasserdampf- und Eisbrunnen ausstößt. Jetzt steht Enceladus erneut im Rampenlicht als einziger Mond im Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er einen wesentlichen Beitrag zur Chemie seines Mutterplaneten leistet.
Anfang dieses Jahres gab die ESA bekannt, dass ihr Herschel-Weltraumobservatorium einen riesigen Torus aus Wasserdampf um den Saturn beobachtet hatte, der offenbar von Enceladus stammte. Es erstreckt sich über einen Durchmesser von ungefähr 600.000 Kilometern und ist ungefähr 60.000 Kilometer tief, aber mehr als seine Größe scheint es zu sein… der oberen Atmosphäre des Saturn Wasser hinzuzufügen. Da der Dampf bei sichtbaren Wellenlängen nicht nachweisbar ist, war diese Beobachtung eine Offenbarung für das Herschel-Zielfernrohr.
"Herschel liefert dramatische neue Informationen über alles, von Planeten in unserem eigenen Sonnensystem bis hin zu Galaxien in Milliarden von Lichtjahren Entfernung", sagte Paul Goldsmith, der Herschel-Projektwissenschaftler der NASA am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien.
Während die Herschel-Infrarotbeobachtung neu ist, gibt es keinen Hinweis auf einen Dampftorus um den Saturn. Die Voyager- und Hubble-Missionen der NASA hatten Astronomen in der Vergangenheit Hinweise gegeben. 1997 zitierte das Infrarot-Weltraumobservatorium der Europäischen Weltraumorganisation Wasser in der Saturnatmosphäre und zwei Jahre später bestätigte es der Submillimeterwellen-Astronomiesatellit der NASA erneut. Diese Bestätigung summierte sich jedoch nur zu einem Rätsel. Das in den unteren Wolken des Saturn gefundene Wasser konnte nicht über das kältere Oberdeck steigen ... Woher kam also das Wasser? Die Antwort kam in Form von Herschels Beobachtungen und einigen sehr klugen Computermodellen.
"Was erstaunlich ist, ist, dass das Modell, das eine Iteration in einer langen Reihe von Wolkenmodellen darstellt, ohne Kenntnis der Beobachtung erstellt wurde." sagt Tim Cassidy, ein kürzlich promovierter Forscher am JPL, der jetzt am Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik der Universität von Colorado in Boulder arbeitet. „Diejenigen von uns in dieser kleinen Modellierungsgemeinschaft verwendeten Daten von Cassini, Voyager und dem Hubble-Teleskop sowie etablierte Physik. Wir hatten nicht mit so detaillierten "Bildern" des Torus gerechnet, und die Übereinstimmung zwischen Modell und Daten war eine wunderbare Überraschung. "
Durch diese Simulationen stellten die Forscher die Hypothese auf, dass ein Großteil des Wassers im Torus einfach in den Weltraum verloren ging und ein Teil durch die Schwerkraft zurückgezogen wird, um den Saturnringen Material hinzuzufügen. Am interessantesten sind jedoch die 3-5%, die es zurück in die Saturnatmosphäre geschafft haben. Wie viel Wasserdampf ist da draußen? Dank der Kombination von Informationen von Herschel und dem UVIS-Instrument (Ultraviolet Imaging Spectrograph) an Bord des Cassini-Raumfahrzeugs haben wir erfahren, dass pro Minute etwa 12.000 Kilogramm aus Enceladus ausgestoßen werden. Können Sie sich vorstellen, wie viel sich das in einem Jahr summieren würde? Oder mehr?!
„Mit den Herschel-Messungen des Torus aus den Jahren 2009 und 2010 und unserem Wolkenmodell konnten wir eine Quellrate für Wasserdampf aus Enceladus berechnen“, sagte Cassidy. "Es stimmt sehr gut mit dem UVIS-Befund überein, bei dem eine völlig andere Methode angewendet wurde."
"Wir können sehen, wie das Wasser Enceladus verlässt, und wir können das Endprodukt - atomaren Sauerstoff - im Saturn-System nachweisen", sagte Candy Hansen, Mitglied des UVIS-Wissenschaftsteams von Cassini vom Planetary Science Institute in Tucson, Arizona. "Es ist sehr schön mit Herschel." um zu verfolgen, wohin es in der Zwischenzeit geht. “
Ein winziger Prozentsatz summiert sich zu einigen mächtig großen Zahlen, und die Wassermoleküle des Torus beeinflussen die Saturnatmosphäre in hohem Maße, indem sie Wasserstoff und Sauerstoff beitragen.
"Wenn Wasser im Torus hängt, unterliegt es den Prozessen, die Wassermoleküle dissoziieren", sagte Hansen, "zuerst zu Wasserstoff und Hydroxid, und dann dissoziiert das Hydroxid in Wasserstoff und atomaren Sauerstoff." Dieser Sauerstoff wird durch das Saturn-System verteilt. „Cassini entdeckte atomaren Sauerstoff bei seiner Annäherung an den Saturn, bevor er in die Umlaufbahn eingeführt wurde. Zu der Zeit wusste niemand, woher es kam. Jetzt tun wir es. "
Es vergehen nur wenige Tage, in denen wir nichts Neues über das Sonnensystem und sein Innenleben erfahren. Dank Beobachtungen wie denen des Herschel-Weltraumobservatoriums und Missionen wie Cassini-Huygens können wir die Dynamik hinter der Schönheit besser verstehen… und wie ein kleiner Spieler eine wichtige Rolle spielen kann.
"Die tiefgreifende Wirkung dieses kleinen Mondes Enceladus auf den Saturn und seine Umgebung ist erstaunlich", sagte Hansen.
Quelle der Originalgeschichte: JPL-Pressemitteilung.
