Die Dicke der Eisschale verrät die Wassertemperatur auf Meereswelten

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Astrobiologen der Cornell University haben eine neuartige Methode entwickelt, um die Meerestemperaturen entfernter Welten anhand der Dicke ihrer Eisschalen zu bestimmen und so effektiv Ozeanographie aus dem Weltraum durchzuführen.

Verfügbare Daten, die Variationen der Eisdicke zeigen, ermöglichen bereits eine Vorhersage für den oberen Ozean von Enceladus, einem Mond des Saturn, und die geplante Orbitaluntersuchung der Eishülle Europas durch eine NASA-Mission sollte dasselbe für den viel größeren Jupitermond bewirken und die Erkenntnisse der Mission darüber verbessern, ob es könnte das Leben unterstützen.

Die Forscher schlagen vor, dass ein Prozess namens „Eispumpen“, den sie unter den Eisschelfs der Antarktis beobachtet haben, wahrscheinlich die Unterseiten der Eisschalen von Europa und Enceladus formt, aber auch bei Ganymed und Titan, den großen Monden von Jupiter und Saturn, ablaufen sollte. jeweils. Sie zeigen, dass Temperaturbereiche, in denen Eis und Ozean interagieren – wichtige Regionen, in denen Lebensbestandteile ausgetauscht werden können –, basierend auf der Neigung einer Eisschale und Änderungen im Gefrierpunkt des Wassers bei unterschiedlichen Drücken und Salzgehalten berechnet werden können.

„Wenn wir die Dickenschwankung dieser Eisschalen messen können, können wir Temperaturbeschränkungen für die Ozeane ermitteln, was ohne Bohren in sie eigentlich noch nicht möglich ist“, sagte Britney Schmidt, außerordentliche Professorin für Astronomie und der Erd- und Atmosphärenwissenschaften. „Dies gibt uns ein weiteres Werkzeug an die Hand, um herauszufinden, wie diese Ozeane funktionieren. Und die große Frage ist: Leben dort Dinge oder könnten sie es tun?“

Zusammen mit aktuellen und ehemaligen Mitgliedern des Planetary Habitability and Technology Lab ist Schmidt Co-Autor von „Ice-Ocean Interactions on Ocean Worlds Influence Ice Shell Topography“, veröffentlicht im Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten.

Im Jahr 2019 beobachtete Schmidts Team mit dem ferngesteuerten Icefin-Roboter das Pumpen von Eis in einer Gletscherspalte unter dem Ross-Schelfeis in der Antarktis.

Die Forscher kartierten Bereiche potenzieller Schalendicke, Druck und Salzgehalt für Ozeanwelten mit unterschiedlicher Schwerkraft und kamen zu dem Schluss, dass es in den wahrscheinlichsten Szenarien zu Eispumpen kommen würde, wenn auch nicht in allen. Sie fanden heraus, dass die Eis-Ozean-Wechselwirkungen auf Europa denen ähneln könnten, die unter dem Ross-Schelfeis beobachtet wurden – ein Beweis dafür, dass solche Regionen zu den erdähnlichsten auf fremden Welten gehören könnten, sagte Justin Lawrence, Gastwissenschaftler am Cornell Center für Astrophysik und Planetenwissenschaften und Programmmanager bei Honeybee Robotics.

Die Cassini-Sonde der NASA generierte ausreichende Daten, um einen Temperaturbereich für den Ozean von Enceladus vorherzusagen, basierend auf der Neigung seiner Eisschale von den Polen zum Äquator: minus 1,095 Grad bis minus 1,272 Grad Celsius. Die Kenntnis der Temperaturen trägt zum Verständnis darüber bei, wie Wärme durch die Ozeane fließt und wie sie zirkulieren, was sich auf die Bewohnbarkeit auswirkt.

Die Forscher erwarten, dass das Eispumpen bei Enceladus, einem kleinen Mond (so breit wie Arizona) mit dramatischer Topographie, schwach sein wird, während es beim größeren Europa – fast so groß wie der Erdmond – schnell wirkt, um die Eishülle zu glätten und zu glätten Base.

Schmidt sagte, die Arbeit zeige, wie die Forschung zur Erforschung des Klimawandels auf der Erde auch der Planetenwissenschaft zugute kommen könne, ein Grund, warum die NASA die Entwicklung von Icefin unterstützt habe.

„Es gibt einen Zusammenhang zwischen der Form der Eisschale und der Temperatur im Ozean“, sagte Schmidt. „Dies ist eine neue Möglichkeit, aus Eisschalenmessungen mehr Erkenntnisse zu gewinnen, die wir hoffentlich für Europa und andere Welten gewinnen können.“

Die Forschung wurde vom Future Investigators in NASA Earth and Space Science and Technology (FINESST)-Programm und der National Science Foundation unterstützt.



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