Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops haben zwei unabhängige Studien veranlasst, die darauf schließen lassen, dass das Kohlendioxideis auf dem Jupitermond Europa aus seinem unterirdischen Ozean stammt. Die Ergebnisse liefern neue Einblicke in die Zusammensetzung des inneren Ozeans Europas, der als Hauptziel bei der Suche nach außerirdischem Leben gilt.

Zwei Studien legen nahe, dass das Kohlendioxid auf der Oberfläche Europas aus dem inneren Ozean des Mondes stammt. Jüngste Beobachtungen Europas durch das Webb-Weltraumteleskop deuten darauf hin, dass das Kohlendioxideis des Mondes aus seinem unterirdischen Ozean stammt, was den Kohlenstoffreichtum in diesem potenziellen Zentrum außerirdischen Lebens verdeutlicht.

Basierend auf aktuellen Beobachtungen des James Webb Space Telescope (JWST) von Kohlendioxid (CO2)-Eis auf dem Jupitermond Europa deuten zwei unabhängige Studien darauf hin, dass das Kohlendioxid aus dem unterirdischen Ozean des Eiskörpers stammt. Die Ergebnisse der beiden Forschungsteams liefern neue Einblicke in die wenig bekannte Zusammensetzung des inneren Ozeans Europas.

Es wird angenommen, dass der Jupitermond Europa einen unterirdischen Ozean aus flüssigem Salzwasser unter einer Hülle aus festem Wassereis besitzt. Aus diesem Grund ist Europa ein Hauptziel für die Suche nach Leben anderswo im Sonnensystem. Die Beurteilung der potenziellen Bewohnbarkeit dieses Tiefsees hängt von seiner chemischen Zusammensetzung ab, einschließlich der Häufigkeit lebenswichtiger Elemente wie Kohlenstoff.

Frühere Untersuchungen haben das Vorhandensein von festem Kohlendioxideis auf der Oberfläche Europas identifiziert, es war jedoch nicht möglich zu bestimmen, ob das Kohlendioxid aus einem unterirdischen Ozean stammt, von Meteoriten auf der Mondoberfläche getroffen wurde oder durch Wechselwirkungen mit der Magnetosphäre des Jupiter auf der Mondoberfläche erzeugt wurde. Die Bestimmung der Kohlendioxidquelle könnte die chemische Zusammensetzung des inneren Ozeans Europas einschränken.

Die Nahinfrarotkamera (NIRCam) des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA hat dieses Bild der Oberfläche des Jupitermondes Europa aufgenommen. Webber entdeckte Kohlendioxid auf der eisigen Oberfläche Europas, das wahrscheinlich aus dem unterirdischen Ozean des Mondes stammt. Diese Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf die potenzielle Bewohnbarkeit des europäischen Ozeans. Da Satelliten bei kürzeren Infrarotwellenlängen heller sind, erscheinen sie meistens blau. Die weißen Merkmale entsprechen den chaotischen Gebieten Povis-Riggio (links) und Tara-Riggio (Mitte, rechts) und zeigen verstärktes Kohlendioxideis an der Oberfläche. Quelle: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Samantha K Trumbo (Cornell University), Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)

Analyse der Kohlendioxidverteilung auf Europa

In zwei separaten Studien analysierten Forscher mit JWST aufgenommene Nahinfrarotspektren von Kohlendioxid auf der Oberfläche Europas.

In einer der Studien nutzten Samantha Trumbo und Michael Brown JWST-Daten, um die Kohlendioxidverteilung auf Europa zu kartieren, und fanden heraus, dass das Gebiet mit den höchsten Kohlendioxidwerten in der Tara Regio liegt – einem Gebiet von etwa 1.800 Quadratkilometern, das von „Chaos Terrain“ dominiert wird, Material, das nach geologischer Zerstörung wieder an die Oberfläche gelangt ist.

Den Forschern zufolge deutet die Menge an Kohlendioxid, die in dieser neu aufgetauchten Region – einer der jüngsten Topographien auf der Oberfläche Europas – gefunden wurde, darauf hin, dass es aus einer internen Kohlenstoffquelle stammt. Dies bedeutet, dass Kohlendioxid in den unterirdischen Ozeanen Europas in geologisch jüngeren Zeitskalen gebildet und an die Oberfläche gebracht wurde.

Allerdings sei die Möglichkeit der Bildung von Kohlendioxid an der Oberfläche aus marinem organischem Material oder Karbonaten nicht völlig auszuschließen, so die Autoren. Was auch immer die Erklärung sein mag, der unterirdische Ozean enthält Kohlenstoff.

Das erste Bild ist eine Karte der Oberfläche Europas mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) des James Webb-Weltraumteleskops der NASA, und die nächsten drei Bilder sind Zusammensetzungskarten mit Daten von Webbs Nahinfrarot-Spektrometer-Integrated Field Unit (NIRSpec/IFU). In der Zusammensetzungskarte entsprechen die weißen Pixel Kohlendioxid in der großräumigen chaotischen Topographie, die als Tara Regio bekannt ist (Mitte und rechts), und teilweisen Kohlendioxidkonzentrationen in der chaotischen Powys Regio (links). Das zweite und dritte Bild zeigen Hinweise auf kristallisiertes Kohlendioxid, während das vierte Bild die komplexe amorphe Form von Kohlendioxid zeigt. Quelle: NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Samantha K Trumbo (Cornell University), Gerónimo Villanueva (NASA-GSFC), Alyssa Pagan (STScI)

Eine andere Studie ergab ebenfalls

In einer separaten Studie derselben JWST-Daten fanden Geronimo Villanueva und Kollegen heraus, dass Kohlendioxid auf der Oberfläche Europas mit anderen Verbindungen vermischt ist. Das Team fand außerdem heraus, dass Kohlendioxid in der Tara-Region konzentriert ist, und geht davon aus, dass dies darauf hindeutet, dass der Kohlenstoff auf der Mondoberfläche von innen kommt.

Die Autoren haben das 12C/13C-Isotopenverhältnis des Eises gemessen, konnten jedoch nicht zwischen abiotischen und biotischen Quellen unterscheiden. Darüber hinaus suchte das Team nach Schwaden flüchtiger Materialien, die die Eiskruste des Mondes durchbrechen. Während in früheren Studien über Hinweise auf diese Merkmale berichtet wurde, stellten die Autoren bei JWST-Beobachtungen keine Fahnenaktivität fest.

Sie glauben, dass Wolken auf Europa selten vorkommen oder manchmal nicht die gesuchten flüchtigen Gase enthalten. Die Ergebnisse dieser beiden Studien ergänzen einander und untermauern die Schlussfolgerung, dass der unterirdische Ozean Europas reich an Kohlenstoff ist.