Verborgenes Innenleben: Die vier größten Monde des Uranus könnten ein Reservoir flüssigen Wassers unter ihrer dicken Kruste verbergen, wie neue Analysen nahelegen. Demnach reicht die im Inneren dieser Eismonde konservierte Wärme wahrscheinlich aus, um das Salz- und ammoniakreiche Wassereis in einer bis zu 30 Kilometer dicken Schicht zu schmelzen. Bei den beiden größten Uranusmonden Titania und Oberon könnten in diesem subglazialen Ozean vielleicht sogar lebensfreundliche Bedingungen herrschen.
Lange galten die Eismonde des äußeren Sonnensystems als kalte, erstarrte Welten. Doch inzwischen ist klar, dass gleich mehrere von ihnen flüssiges Wasser und vielleicht sogar lebensfreundliche Bedingungen unter ihrer Oberfläche verbergen. Darunter sind die Jupitermonde Europa, Ganymed und Kallisto sowie die Saturnmonde Enceladus und Titan. Sogar der ferne Zwergplanet Pluto und sein Mond Charon könnten halbgeschmolzene Eisschichten in ihrem Inneren aufweisen.
„Planetenforscher haben inzwischen Hinweise auf Ozeane an den unwahrscheinlichsten Orten gefunden, wie in den Zwergplaneten Ceres und Pluto und dem Saturnmond Mimas„, sagt Julie Castillo-Rogez vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. „Demnach sind hierbei Mechanismen am Werk, die wir bisher noch nicht vollständig verstehen.“
Innenleben der Uranusmonde im Blick
Jetzt kommen vier weitere Kandidaten für subglaziale Ozeane hinzu: Castillo-Rogez und ihre Kollegen haben Indizien dafür gefunden, dass auch die vier größten der 27 Uranusmonde – Ariel, Umbriel, Titania und Oberon – flüssige Schichten unter ihrer Kruste verbergen könnten. Diese zwischen gut 1.150 und 1.570 Kilometer großen Eismonde besitzen wahrscheinlich einen Gesteinskern, einen Mantel aus einem Gestein-Eis-Gemisch und eine Eiskruste. Strittig war jedoch bisher, ob die Monde in ihrem Inneren genügend Wärme für einen subglazialen Ozean oder zumindest eine halbflüssige „Matschschicht“ enthalten.
Für ihre Studie haben die Forschenden noch einmal die von der Voyager-2-Sonde und erdbasierten Teleskopen gesammelten Daten zu den Uranusmonden analysiert und diese mithilfe von geophysikalischen Modellen mit den Merkmalen von ähnlich großen Himmelskörpern mit subglazialen Ozeanen wie Enceladus, Ceres, Pluto und Charon verglichen. „Wir haben untersucht, welche Mechanismen auf solchen Himmelskörpern mit reichlich Wasser aber nur wenig interner Hitze relevant sein könnten“, so Castillo-Rogez.
Isolierende Kruste und Frostschutz-Salze
Die Analysen ergaben: Bei allen vier großen Uranusmonden könnte die Kruste dick und porös genug sein, um das wärmere Innere gegen ein komplettes Auskühlen zu isolieren. Indizien dafür lieferten unter anderem Daten des Infrarot-Weltraumteleskops Herschel, nach denen die Oberflächen der Monde sich nachts nur langsam abkühlen, was auf gute Wärmespeicher-Fähigkeiten hindeutet. Daher könnten die von radioaktiven Elementen im Gestein erzeugte Wärme und Restwärme aus der Entstehungszeit das Mondinnere aufwärmen.
Hinzu kommt: Ähnlich wie Uranus selbst enthält das Eis der vier großen Monde wahrscheinlich Ammoniak (NH3), gelöste Ammoniumsalze und gelöstes Kohlendioxid und Carbonat. Wie Castillo-Rogez und ihr Team erklären, wirken diese Beimischungen als Frostschutzmittel und können den Gefrierpunkt von Wassereis je nach Konzentration und Salztyp bis auf minus 90 Grad absenken.
Flüssige Reservoire in allen vier Monden möglich
Den Modellsimulationen zufolge sorgt diese Kombination von Merkmalen wahrscheinlich dafür, dass die vier großen Uranusmonde bis heute eine Schicht von flüssigem oder halbflüssigem Wasser unter ihrer 100 bis 200 Kilometer dicken Kruste behalten haben. Bei Ariel und Umbriel könnte dieser subglaziale Ozean zehn bis 15 Kilometer dick sein, bei den größeren Monden Oberon und Titania je nach Krustenporosität zwischen zehn und 30 Kilometer, wie Castillo-Rogez und ihre Kollegen ermittelten.
Nach Ansicht der Wissenschaftler zeigen diese Ergebnisse, dass es sich in jedem Fall lohnen könnte, die großen Uranusmonde näher zu erforschen – beispielsweise mit neuen Teleskopen wie dem James-Webb-Teleskop, aber auch mit künftigen Raumsonden. Je nach Zusammensetzung der subglazialen Ozeane könnte ihre Existenz über Magnetfeldmessungen und auch Messungen der Leitfähigkeit überprüft werden.
Relevant auch für andere Eismonde
Das hätte auch Relevanz für andere Himmelskörper: „Wenn wir die Präsenz von tiefen Ozeanen auf den Uranusmonden und ihre Verbindung mit der Oberfläche näher untersuchen, dann kann dies helfen zu verstehen, durch welche Prozesse flüssige Reservoire auch in anderen größeren Eismonden des Sonnensystems erhalten bleiben“, so das Team. „Zudem kann dies klären, ob es im äußeren Sonnensystem weitere potenziell habitable Umgebungen gibt.“ (Journal of Geophysical Research Planets, 2023; doi: 10.1029/2022JE007432)
Quelle: NASA/ Jet Propulsion Laboratory
