Verborgene Ozeane auch auf Zwergplaneten Eris und Makemake?
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Boulder (USA) – Auf zahlreichen Eismonden der großen Gasplaneten sowie auf Pluto vermuten Planetenwissenschaftler unter den dicken Eiskrusten verborgenen Ozeane flüssigen Wassers. Neue Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop legen nun nahe, dass auch die im Kuipergürtel beheimateten Zwergplaneten Eris und Makemake verborgene Ozeane besitzen.
Wie das Team um Dr. Christopher Glein vom Southwest Research Institute (SwRI) aktuell im Fachjournal „Icarus“ (DOI: 10.1016/j.icarus.2024.115999) berichtet, basiert die Folgerung über die Existenz der Ozeane auf Makemake und Eris auf Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST), auf deren Oberflächen Signaturen von Methan zu sehen sind, die sich deutlich von der Signatur von Methan auf kalten Kometen unterscheiden. Bei den Signaturen handele es sich um „verräterische Anzeichen einer warmen oder sogar heißen Geochemie in den Gesteinskernen der Zwergplaneten.
„Eigentlich sollten derart große Kuipergürtel-Objekte (KBOs) uralte Oberflächen haben, die reich an Materialien sind, die vom ursprünglichen Sonnennebel stammen, da ihre kalten Oberflächen flüchtige Stoffe wie Methan speichern können“, erläutert Glein und fhrt dazu weiter aus: „Stattdessen hat uns das James Webb Space Telescope (JWST) eine Überraschung bereitet! Wir haben Beweise gefunden, die auf thermische Prozesse hinweisen, die in Eris und Makemake Methan erzeugen.“
Hintergrund
Eris und Makemake sind in ihrer Größe mit Pluto und seinem Mond Charon vergleichbar und entstanden wahrscheinlich früh in der Geschichte unseres Sonnensystems, vor rund 4,5 Milliarden Jahren. Weit entfernt von der Wärme unserer Sonne galten KBOs bislang als kalte, tote Objekte.
Die nun neu veröffentlichten Arbeiten aus JWST-Studien führten zu ersten Beobachtungen von Isotopenmolekülen auf den Oberflächen von Eris und Makemake. Bei diesen sogenannten Isotopologen handelt es sich um Moleküle, die Atome mit unterschiedlicher Neutronenzahl enthalten. Sie liefern Daten, die für das Verständnis der Planetenentwicklung nützlich sind. Das JWST-Team hat die Zusammensetzung der Oberflächen der Zwergplaneten gemessen, insbesondere das Verhältnis von Deuterium (schwerer Wasserstoff, D) zu Wasserstoff (H) in Methan. Es wird angenommen, dass Deuterium beim Urknall entstanden ist und Wasserstoff der am häufigsten vorkommende Kern im Universum ist. Das D/H-Verhältnis auf einem Planetenkörper gibt Aufschluss über den Ursprung, die geologische Geschichte und die Entstehungswege wasserstoffhaltiger Verbindungen. „Das moderate D/H-Verhältnis, das wir mit JWST beobachtet haben, lässt auf das Vorhandensein von Urmethan auf einer urzeitlichen Oberfläche schließen. Ursprüngliches Methan hätte ein viel höheres D/H-Verhältnis“, so Glein. „Stattdessen deutet das D/H-Verhältnis auf geochemische Ursachen für ein im tiefen Planeteninneren produzierte Methan hin. Das D/H-Verhältnis ist wie ein Fenster. Wir können es gewissermaßen nutzen, um in den Untergrund zu blicken. Unsere Daten deuten auf erhöhte Temperaturen in den Gesteinskernen dieser Welten hin, so hoch, dass Methan verkochen kann. Es könnte auch molekularer Stickstoff (N2) entstehen, und diesen sehen wir auf Eris. Heiße Kerne könnten auch auf mögliche Quellen flüssigen Wassers unter ihren eisigen Oberflächen hinweisen.“
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In den letzten zwei Jahrzehnten haben Wissenschaftler herausgefunden, dass eisige Welten eine viel stärkere innere Entwicklung aufweisen können, als bisher angenommen wurde. Hinweise auf unterirdische Ozeane wurden bei mehreren Eismonden wie dem Saturnmond Enceladus und dem Jupitermond Europa gefunden. Flüssiges Wasser ist einer der Schlüsselbestandteile bei der Bestimmung der potenziellen Lebensfreundlichkeit von planetaren Körpern. Die Möglichkeit von Wasserozeanen in Eris und Makemake ist etwas, das Wissenschaftler in den kommenden Jahren untersuchen werden. Wenn einer von ihnen lebensfreundlich ist, wäre er der am weitesten entfernte Planet im Sonnensystem, der möglicherweise Leben beherbergen könnte. Die Suche nach chemischen Indikatoren für intern gesteuerte Prozesse ist ein Schritt in diese Richtung.
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„Wenn Eris und Makemake in ihren Gesteinskernen warme oder sogar heiße Geochemie beherbergten oder vielleicht noch beherbergen könnten, könnten kryovulkanische Prozesse dann Methan an die Oberflächen dieser Planeten liefern, vielleicht in geologisch jüngerer Zeit“, fügt Dr. Will Grundy, Astronom am Lowell Observatory, einer von Gleins Co-Autoren und Hauptautor eines Begleitpapers hinzu. „Wir haben ein Kohlenstoffisotopenverhältnis (13C/12C) gefunden, das auf eine relativ junge Oberflächenerneuerung schließen lässt.“
Die Autoren und Autorinnen der Fachartikel sehn ihre Arbeit als Teil eines Paradigmenwechsels in der Planetenwissenschaft: „Es wird zunehmend erkannt, dass kalte, eisige Welten einem warm ums Herz sein können. Für diese Studie entwickelte Modelle deuten außerdem auf die Bildung geothermischer Gase auf dem Saturnmond Titan hin, der ebenfalls reichlich Methan enthält. Darüber hinaus unterstreicht die Schlussfolgerung unerwarteter Aktivitäten auf Eris und Makemake die Bedeutung interner Prozesse für die Gestaltung dessen, was wir auf großen KBOs sehen, und steht im Einklang mit den Ergebnissen bei Pluto.“
Tatsächlich erwies sich der Kuipergürtel nach dem Vorbeiflug von New Horizons am Pluto-System in Bezug auf die Aufnahme dynamischer Welten als viel lebendiger, als zuvor angenommen. „Es ist noch nicht zu früh, darüber nachzudenken, ein Raumschiff an einem anderen dieser Körper vorbeifliegen zu lassen, um die JWST-Daten in einen geologischen Kontext zu stellen. Ich glaube, dass wir von den Wundern, die uns erwarten, überwältigt sein werden!“, so Glein abschließend.
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