Ganymed: Sandwich-Struktur und „Aufwärts-Schnee“

Ganymed hat es in sich: Statt eines einfachen Ozeans könnte der Jupitermond ein komplexes Sandwich aus wechselnden Eis und Wasserschichten unter seiner Eiskruste verbergen. Darauf deuten Laborversuche von NASA-Forschern hin. Das aber bedeutet, dass es in dieser komplexen Umwelt auch viel mehr Möglichkeiten für die Entstehung von Leben gegeben haben könnte. Auch Planeten um fremde Sterne könnten so zu Wiegen des Lebens werden, meinen die Forscher.

Der Jupitermond Ganymed ist ein echter Riese: Mit einem Durchmesser von gut 5.260 Kilometern ist er deutlich größer als der Planet Merkur und der größte Mond unsers Sonnensystems. Schon Galileo Galileo entdeckte ihn mit seinem einfachen Fernrohr. Heute weiß man, dass der große Mond sogar eine dünne Atmosphäre besitzt und einen komplexen Aufbau aus einem kleinen Eisenkern, umgeben von einem Gesteinsmantel und darüber – jede Menge Wasser.

Daten der NASA-Raumsonde Galileo zeigten schon in den 1990er Jahren, dass unter der harten Eiskruste des Ganymed ein hunderte Kilometer dicker Ozean aus Wasser liegen könnte – ähnlich wie auch beim Jupitermond Europa. Allerdings glaubte man bisher, dass der wahrscheinlich salzige Ozean des Ganymed auch nach unten hin von einer extrem dichten Eisschicht begrenzt wird. Damit aber wäre der Kontakt des Wassers zum Gestein blockiert – und damit auch eine wichtige Reaktionsfläche, an der auch auf unserem Planeten einst das erste Leben entstanden sein könnte.

Schweres Eis und Salzwasser

Neue Laborversuche zeichnen nun jedoch ein ganz anderes – vielversprechenderes – Bild vom Innenleben des Jupitermonds: „Der Ozean des Ganymed könnte wie ein Sandwich in Schichten aufgebaut sein“, erklärt Studienleiter Steve Vance vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena. Als die Forscher ein Modell des Ozeans im Labor nachstellten, zeigte sich, dass das Salz im Wasser zu abwechselnden Schichten aus dichtem Salzwasser und verschieden dichtem Eis führen kann.

Oben leichtes Eis, darunter sukzessive schwerere Eisformen mit jeweils einer Wasserschicht dazwischen. © NASA/ JPL-Caltech

Demnach ist der Ozean durch bis zu drei Schichten unterteilt und grenzt unten an den steinigen Meeresboden. Das leichteste, am wenigsten dichte Eis bildet die harte Kruste der Oberfläche. Dieses „Eis I“ entspricht unserem normalen Wassereis. Unter dem hohen Druck tief im Ozean bilden sich jedoch weitere, dichtere Eisformen, das schwerste von ihnen ist das sogenannte „Eis VI“, wie die Forscher erklären. Sein Kristallgitter ist kompakter als das von normalem Wassereis. Zwischen diesen Eislagen sammelt sich dichtes, weil sehr salziges Wasser.

Schnee, der aufwärts fällt

Diese komplexe Schichtung könnte sogar für aufwärts steigenden Schnee sorgen, vermuten die Forscher: Bildet sich eine neue, zwischen Oberfläche und Boden liegende Eisschicht, wird das zuvor dort im Wasser gelöste Salz frei – denn nur das Wasser allein gefriert. Dadurch steigen die leichteren Süßwasser-Eisflocken ein Stück nach oben, während das übrig bleibende salzigere Wasser eine höhere Dichte hat und absinkt. Als Folge scheint es im ‚Ozean zu schneien – aber die Flocken steigen nach oben, statt nach unten zu fallen.

Nach Ansicht der Wissenschaftler erhöht diese komplexe Schichtung aus Eis und Wasser die Chancen, dass sich in dem Ozean auf Ganymed Leben gebildet haben könnte. Denn in diesem „Sandwich“ existieren dadurch zahlreiche Grenzflächen, an denen chemische Reaktionen Energie und Bausteine für Organismen bereitstellen könnten. Auch auf fernen Exoplaneten mit Ozeanen könnte eine solche Struktur die Entstehung von Leben fördern.

Ob dieses bisher nur im Laborversuch nachgestellte „Sandwich“ auf Ganymed tatsächlich existiert, soll die ESA-Sonde JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) klären, die 2022 in das Jupitersystem starten soll. (Planetary and Space Science, 2014)

(NASA, 05.05.2014 – NPO)