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Wissenschaftler entdecken Phosphor auf Enceladus: ScienceAlert

Erstmals wurden Phosphate in exotischer Umgebung entdeckt. Diese Entdeckung wurde auf dem Saturnmond Enceladus gefunden und lässt vermuten, dass auf dem kleinen, gefrorenen Satelliten Leben existiert.

Die phosphorhaltigen Verbindungen im Dampf, der vom Saturnmond Enceladus ausgestoßen wird – dem Körper des Sonnensystems mit dem größten Massenanteil an flüssigem Wasser – wurden von einem internationalen Team unter der Leitung des Planetenforschers Frank Postberg von der Freien Universität Berlin in Deutschland identifiziert. Die gefundenen Mengen deuten darauf hin, dass es möglicherweise 100-mal höhere Vorkommen gibt als hier auf der Erde.

Das bedeutet, dass wir über neue Erkenntnisse zum Verständnis der Meereswelten im Sonnensystem und darüber hinaus verfügen. Und da Phosphor eines der sechs Elemente ist, die aufgrund der Wasser- und organischen Chemie als lebenswichtig gelten, erhöht seine Entdeckung die Aussichten für Leben auf Enceladus erheblich.

„Phosphor ist ein wesentliches Element für die Besiedlung des Planeten, wurde aber bisher in keinem Ozean jenseits der Erde nachgewiesen. Frühere geochemische Modellierungen deuten darauf hin, dass Phosphat in der Nähe von Enceladus und anderen eisigen Ozeanwelten möglicherweise knapp ist.“ schreiben die Forscher in ihrer Arbeit.

„In dieser Arbeit liefern wir CDA-Massenspektren einer Gruppe von E-Ring-Eiskörnern, die das Vorhandensein von Natriumphosphat zeigen. Anschließend führen wir entsprechende Laborexperimente durch, um quantitativ zu beweisen, dass der Ozean von Enceladus reich an gelöstem Phosphat ist.“

Diagramm, das den Wasserreichtum im Sonnensystem zeigt. (PHR @ UCR Arecibo/NASA)

Mit einem Siebtel der Größe des Erdmondes scheint Enceladus auf den ersten Blick nicht viel zu sein, aber unter seiner kalten Außenoberfläche passiert viel. Als die Saturnsonde Cassini zum ersten Mal heiße Quellen entdeckte, die aus Enceladus ausbrachen, offenbarte sie die Existenz eines globalen Ozeans, der aufgrund der durch das ständige Vorschieben von Wolken erzeugten Wärme Flüssigkeit zurückhält. der MondGravitationswechselwirkung mit Saturn.

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Saturn und damit auch Enceladus sind weit entfernt von der lebensfördernden Wärme der Sonne, von der der Großteil der Nahrungsnetze der Erde abhängt. Aber hier auf der Erde, in den sehr dunklen und kalten Regionen der Tiefsee, wo das Sonnenlicht kaum eindringt, gedeihen von der Chemie abhängige Nahrungsnetze rund um Wärmequellen am Meeresboden.

Das könnte auch bei Enceladus der Fall sein, aber es ist nicht so, dass wir einfach aufspringen und zumindest ein U-Boot darunter schicken können 20 km (12 Meilen) Eiskruste, ein wenig zu sehen.

Glücklicherweise ist Enceladus ein chaotisches Monster. Bei diesen Heizgeräten handelt es sich um eine aktive und kontinuierliche Funktion; Tatsächlich erschaffen und erhalten sie den äußeren E-Ring des Saturn, einen verschwommenen Materialring, der hauptsächlich aus mikroskopisch kleinen Wassereispartikeln besteht und in dem sich Enceladus bequem versteckt.

Und Cassini nahm vor seinem dramatischen endgültigen Tod in den Saturnwolken Ende 2017 Proben von diesem Ring und sammelte das schimmernde Licht des Eises.

Enceladus ist in den E-Ring des Saturn eingebettet, wie Cassini 2006 fotografierte.NASA/JPL/Weltraumwissenschaftliches Institut)

In den Feinheiten dieses Lichts lassen sich Details der Chemie erkennen. Elemente und Verbindungen absorbieren bestimmte Wellenlängen und emittieren sie bei anderen wieder; Durch die Aufteilung des Lichts in Regenbögen und die Suche nach hellen und dunklen Abschnitten können Wissenschaftler identifizieren, welche Chemikalien vorhanden sind, ähnlich wie bei einem chemischen Fingerabdruck.

Postberg und seine Kollegen taten dies, indem sie Daten von Cassinis Cosmic Dust Analyzer-Instrument verwendeten und eine umfassende Analyse von 345 Partikeln durchführten. In neun dieser Partikel identifizierten sie spektrale Merkmale, die ihrer Meinung nach nur für Natriumphosphat – eine Verbindung aus Natrium und Phosphor – gelten.

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Als nächstes führten sie ein Experiment durch, um zu versuchen, das Spektrum zu reproduzieren, indem sie einen Laser auf einen Wasserstrahl schossen, in dem Natriumorthophosphat und Dihydrogenphosphat gelöst waren. Sie konnten die chemische Signatur reproduzieren, die sie in den Eiskörnern im E-Ring fanden. Die Häufigkeit dieser Elemente, die zur Reproduktion des Spektrums erforderlich ist, weist auf eine hohe Natriumhäufigkeit in der Umgebung von Enceladus hin.

Geysire auf der Oberfläche von Enceladus, fotografiert von Cassini im Jahr 2010. (NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)

„Der Nachweis von Eiskörnern mit hohen Phosphatkonzentrationen durch das CDA weist darauf hin, dass Phosphor im oberen Teil des Enceladus-Ozeans (d. h. in der Quellregion der Wolke) leicht verfügbar ist.“ schreiben die Forscher. „Selbst mit einer konservativen Spanne deuten unsere Schätzungen auf Konzentrationen in der Größenordnung von mindestens Hunderten von Mikromolaren und einem Vielfachen der durchschnittlichen Phosphathäufigkeit in den Ozeanen der Erde hin.“

Woher kommt also Phosphor? Enceladus liegt unter seinem schmutzigen, flüssigen Ozean Es wird angenommen, dass der Kern zusammengesetzt ist Aus einer Gesteinsart namens Chondrosarkom. Das Team führte Experimente in diese Richtung durch und stellte fest, dass Phosphor ein unvermeidliches Produkt der Reaktion zwischen alkalischem und karbonatreichem Meerwasser und diesem Gestein ist.

Es ist also nicht nur wahrscheinlich, dass Phosphor auf Enceladus reichlich vorhanden ist, sondern es gibt auch eine plausible Quelle dafür.

Die anderen fünf der sechs interessierenden Elemente – Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel – wurden bereits in den Emissionen von Enceladus identifiziert, obwohl der Nachweis von Schwefel vorläufig ist.

immer noch als sagte Postberg Die Europlanet-Wissenschaftskonferenz Letztes Jahr „erfüllte Enceladus nun eine der strengsten Anforderungen an die Bewohnbarkeit.“

Können wir also dorthin gehen? Bitte?

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Die Forschungsergebnisse des Teams werden in veröffentlicht Natur.

Magda Franke

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