Jupitermond: Jetstream unterm Eis

Verborgene Zirkulation: Unter der Eiskruste des Jupitermonds Europa könnte es einen starken Jetstream geben – ein globales Strömungsband im subglazialen Ozean. Ein physikalisches Modell legt nahe, dass diese Strömung vom Magnetfeld des nahen Jupiter angetrieben wird. Sollte sich dies bestätigen, könnte der subglaziale Jetstream nicht nur die Risse in Europas Eiskruste erklären – er wäre auch günstig für außerirdisches Leben auf dem Jupitermond.

Der Jupitermond Europa gilt als heißer Kandidat für außerirdisches Leben im Sonnensystem. Denn unter seiner Eiskruste besitzt er einen Ozean aus flüssigem Salzwasser. Dieses subglaziale Meer wird von den Gezeitenkräften des nahen Gasriesen Jupiter erwärmt: Weil sie den Mond stauchen und dehnen, entsteht Reibungshitze, die das Wasser flüssig hält. Auch Phänomene wie regionale Wärmezonen im subglazialen Ozean und Geysire an Europas Polen könnten auf diesen Einfluss des Jupiter zurückgehen.

Das Magnetfeld des nahen Jupiter könnte der Motor für den subglazialen Jetstream auf Europa sein. © NASA/JPL-Caltech

Strömung unter dem Eis

Doch der Jupiter könnte noch ein Phänomen in Europas Ozean verursachen: einen ozeanischen Jetstream. Bereits vor ein paar Jahren hatten Planetenforscher erste Hinweise auf eine solche westwärts gerichtete Meeresströmung unter dem Eis von Europas Äquator gefunden. Doch ob diese Strömung wirklich existiert und wie sie zustande kommt, blieb unklar.

Deshalb sind nun Christophe Gissinger und Ludovic Petitdemange von der französischen Forschungsorganisation CNRS dieser Frage nachgegangen. Für ihre Studie haben sie Daten der NASA-Raumsonde Galileo ausgewertet und auf deren Basis ein physikalisches Modell von Jupiter, Europa und dessen subglazialem Ozean konstruiert.

Jupiter-Magnetfeld als Antrieb

Ihr Verdacht: Möglicherweise steckt das starke Magnetfeld des Jupiter hinter den Strömungen in Europas Ozean. Denn dieses Magnetfeld ist gegenüber der Rotationsachse des Gasriesen um rund zehn Grad geneigt. Das führt dazu, dass die Monde zeitlich wechselnden Feldstärken ausgesetzt sind. „Das könnte elektrische Ströme in dem salzigen Ozeanwasser induzieren und so die globale Dynamik dieses Ozeans beeinflussen“, sagen die Forscher.

Und tatsächlich: Das Modell ergab, dass der Magneteinfluss des Jupiter ausreicht, um Strömungen in Europas subglazialem Meer auszulösen – darunter eine globale Zirkulation und auf- und absteigende Turbulenzen am Äquator. „Das auffallendste aber ist die Erzeugung eines starken Strömungs-Jets, der am Äquator nach Westen fließt“, berichten Gissinger und Petitdemange. Dieser ozeanische Jetstream schiebt das Salzwasser mit einigen Zentimetern pro Sekunde um den Mond herum.

„Eine gigantische Induktionspumpe“

„Das Jupiter-Europa-System kann damit als gigantische elektromagnetische Induktionspumpe betrachtet werden“, konstatieren die Forscher. „In ihr wird das salzhaltige Wasser von Europas subglazialem Ozean durch die Schwankungen im Jupitermagnetfeld vorangetrieben.“ Der Einfluss dieser Pumpe ist dabei so stark, dass selbst Turbulenzen und Wärmeunterschiede im Ozean diesen Jetstream nicht unterdrücken können.

Interessant auch: Der subglaziale Jetstream läuft entgegen der Rotationsrichtung des Jupitermonds. „Trotzdem wird diese Strömung den Mond nicht abbremsen“, erklärt Gissinger. „Denn die Gezeitenkräfte des Jupiter sind gewaltig und sie halten die Rotation von Europa stabil.“ Unter dem Eis könnte das Strömungsband aber Reibungskräfte erzeugen, die unter anderem zur Erwärmung des subglazialen Ozeans beitragen, so die Forscher.

Spannungen in der Eiskruste

Und nicht nur das: Die Existenz des subglazialen Jetstreams könnte auch erklären, woher die vielen Risse in Europas Eiskruste kommen – und was seine Geysire antreibt. Demnach kann das ständige Zerren der äquatorialen Strömung an der Eisunterseite zu Spannungen führen, wie die Forscher erklären. Diese Spannungen entladen sich dann in Verschiebungen von Eisschollen und Rissen der Kruste.

„Dadurch könnte der retrograde Jetstream auch die Entstehung einiger Oberflächenstrukturen von Europa erklären“, sagen Gissinger und Petitdemange. Ihrem Modell nach hat der Jetstream sowohl die Risse und Bewegungen der Eiskruste, als auch die geringere Krustendicke in den Polarregionen zumindest mitverursacht. „Langfristig könnte diese seitlich wirkende Kraft auch einen direkten Einfluss auf die Reorientierung von Europas Eiskruste haben“, so die Forscher.

Helfer für außerirdisches Leben?

Interessant sind die neuen Erkenntnisse auch für die Suche nach Leben auf dem Jupitermond. Denn Meeresströmungen spielen auch auf der Erde eine wichtige Rolle als Transporteure und Verteiler von Nährstoffen. „Ein solcher zonaler Strom könnte eine zentrale Rolle für die Entwicklung von Leben auf Europa spielen“, sagen die Forscher. „Denn er leistet einen zeitunabhängigen Westwärts-Transport von Oxidantien und anderen biologisch nützlichen Substanzen.“

Ob es auf Europa allerdings Leben gibt, ist bislang noch unbekannt. Mehr Aufschluss über die Verhältnisse unter der Eiskruste des Jupitermonds sollen künftige Raummissionen wie der für 2020 geplante Europa Clipper der NASA und die Raumsonde JUICE der ESA liefern. Ob und wann eine Raumsonde auf dem Jupitermond landen und seine Kruste durchbohren wird, ist noch ungewiss. (Nature Astronomy, 2019; doi: 10.1038/s41550-019-0713-3)

Quelle: Nature, Earthsky