Enceladus (Mond)

II Enceladus
Enceladus, aufgenommen von der Raumsonde Cassini
Zentralkörper	Saturn
Eigenschaften des Orbits
Große Halbachse	238.020 km
Periapsis	236.950 km
Apoapsis	239.100 km
Exzentrizität	0,0045
Bahnneigung	0,02°
Umlaufzeit	1,370 Tage
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit	12,63 km/s
Physikalische Eigenschaften
Albedo	0,99
Scheinbare Helligkeit	11,8 mag
Mittlerer Durchmesser	(504,2 ± 0,2) km
Masse	1,08 × 1020 kg
Oberfläche	800.000 km²
Mittlere Dichte	(1,608 ± 0,003) g/cm³
Siderische Rotation	1,370 Tage
Fallbeschleunigung an der Oberfläche	0,11 m/s²
Fluchtgeschwindigkeit	239 m/s
Oberflächentemperatur	33 K - 75 K - 145 K
Entdeckung
Entdecker	Wilhelm Herschel
Datum der Entdeckung	28. August 1789
Anmerkungen	Enceladus hat eine Atmosphäre mit < 10-6 Pa

Enceladus (auch Saturn II) ist der sechstgrößte Mond des Planeten Saturn. Er zeigt kryovulkanische Aktivitäten, deren sehr hohe Fontänen aus Wassereispartikeln auf der südlichen Hemisphäre eine dünne Atmosphäre bewirken. Die Fontänen sind die Quelle des E-Rings des Saturn. Im Bereich der vulkanischen Aktivität wird auch flüssiges Wasser vermutet, so dass Enceladus als einer der möglichen Orte im Sonnensystem mit günstigen Bedingungen für die Entstehung von Leben gilt.

Entdeckung

Enceladus wurde am 28. August 1789 von Wilhelm Herschel entdeckt.^[1]

Benannt wurde der Mond nach dem Giganten Enkelados (lateinische Form: Enceladus) aus der griechischen Mythologie. Der Name „Enceladus“ sowie die Namen weiterer sieben Saturnmonde wurden von Wilhelm Herschels Sohn, dem Astronomen John Herschel, in einer 1847 erschienenen Veröffentlichung (Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope) vorgeschlagen.

Umlaufbahn

Enceladus umkreist Saturn auf einer nahezu kreisförmigen Bahn fast genau in der Äquatorebene. Die Bahn weist eine Exzentrizität von nur 0,0047 auf und ist lediglich 0,0202° gegenüber der Äquatorebene des Saturn geneigt. Der mittlere Abstand zum Schwerezentrum beträgt 238.020 km. Er weist, wie der Erdmond und die großen Trabanten der Gasriesen, eine gebundene Rotation auf, zeigt also immer mit derselben Hemisphäre zu Saturn. Die Rotationsachse steht somit senkrecht auf der Umlaufebene. Für einen Umlauf benötigt er genau wie für eine Rotation um die eigene Achse 32 Stunden und 53 Minuten.

Physikalische Eigenschaften

Aufbau

Größenvergleich: Enceladus und Großbritannien (Fotomontage)

Enceladus ist annähernd kugelförmig, mit einem mittleren Durchmesser von 504 km. Er ist vermutlich überwiegend aus Wassereis zusammengesetzt. Mit 1,61 g/cm³ weist er die drittgrößte Dichte aller großen Saturnmonde auf (übertroffen nur von Phoebe und von Titan, dessen Dichte durch gravitative Kompression erhöht wird). In seinem Inneren müssen daher größere Anteile an dichtem Material vorhanden sein, etwa silikatisches Gestein. Enceladus ist sehr hell, da er großflächig mit reinem Wassereis bedeckt ist, das 99 % des eingestrahlten Sonnenlichts reflektiert. Dies ist die höchste Albedo eines Himmelskörpers im Sonnensystem. Aufgrund der hohen Reflexion des Sonnenlichts herrschen auf Enceladus Temperaturen von unter −200 °C (dies entspricht 70 Kelvin).

Oberfläche

Nahaufnahmen von Cassini zeigen deutlich unterscheidbare Terrains.

Auf seiner Oberfläche konnten verschiedene Terrains ausgemacht werden. Neben Einschlagskratern sind flache Ebenen sowie ausgeprägte Brüche und Verwerfungen sichtbar. Ein Teil seiner Oberfläche scheint mit einem geschätzten Alter von 100 Millionen Jahren relativ jung zu sein. Dies deutet darauf hin, dass Enceladus geologisch aktiv ist. Ursache ist offensichtlich Kryovulkanismus (Kältevulkanismus), bei dem Wasser aus dem Innern des Mondes austritt und sich über die Oberfläche verteilt. Enceladus ist der kleinste bekannte Körper im Sonnensystem, der eine geologische Aktivität dieser Art aufweist.

Erforschung durch die Sonde Cassini

Die Raumsonde Cassini untersuchte den Mond bei mehreren nahen Vorbeiflügen ab März 2005. Dabei entdeckte die Sonde ein Magnetfeld und eine dünne Wasserdampf-Atmosphäre. Da die Schwerkraft von Enceladus zu schwach ist, um die Gase längere Zeit zu halten, deutet dies auf eine dauerhafte Quelle auf dem Mond selbst hin. Die Gase stammen entweder von der Oberfläche oder aus dem Inneren des Mondes. Man vermutete, sie könnten durch Vulkane, Geysire oder andere Aktivitäten ausgestoßen werden. Enceladus ist damit, neben dem Titan, der zweite Mond des Saturn, der eine Atmosphäre besitzt. Die Enceladusatmosphäre scheint jedoch auf die geologisch aktive Südpolarregion beschränkt zu sein, wie weitere Daten der Cassini-Mission ergaben.

Vulkanische Aktivität in der Südpolarregion

Modell eines „kalten Geysirs“ auf Enceladus

Kryovulkanische Aktivität auf Enceladus

Überraschenderweise befindet sich am Südpol dieses Mondes eine Zone lokaler Erwärmung, die die Oberfläche dort um etwa 20 bis 25 K stärker aufheizt, als es zu erwarten wäre. Die Energiequelle für die vulkanischen Vorgänge ist unbekannt. Es werden aber verschiedene Modelle diskutiert. Enceladus ist eigentlich viel zu klein, als dass radioaktiver Zerfall zu einer bedeutenden Erwärmung im Innern des Mondes führen würde. Er umkreist Saturn in einer 2:1-Resonanz mit dem Mond Dione (wie die Monde Io und Europa den Jupiter), wodurch Gezeitenkräfte wirksam werden, die Reibungen im Mondinnern und damit eine Erwärmung bewirken. Allerdings ist dieser Mechanismus nicht ausreichend, um genügend Wärme zur Verflüssigung von Wassereis zu erzeugen. Die gesamte Erhitzungsrate, die sich aus der Summe möglichen radioaktiven Zerfalls im Innern sowie der maximalen Gezeitenkräfte ergibt, beträgt lediglich etwa ein Zehntel der beobachteten Wärmeenergie. Im Innern von Enceladus könnten chemische Stoffe vorhanden sein, die den Schmelzpunkt des Eises herabsetzen. Diskutiert wird das Vorhandensein von Ammoniak, welches dies bewirken könnte. Es konnte jedoch bislang keine Spur dieses Gases nachgewiesen werden.

Temperaturprofil an den sogenannten „Tigerstreifen“

In der geologisch aktiven Region ist die Oberfläche von parallelen, hunderte Kilometer langen Streifen durchzogen, die aus bis zu 300 Meter tiefen Spalten bestehen, in denen kristallines Eis bis zur Oberfläche vordringt. Die Umgebung erinnert in ihrem Aussehen an eine vorübergehend erstarrte zähflüssige Masse. Eventuell bewegt sich unter der Oberfläche das Eis in Konvektionsströmen und löst eine kryovulkanische Spaltenaktivität aus. Der Vorgang erinnert in seinen Effekten an die Plattentektonik der Erde bzw. an vergleichbare Aktivitäten auf dem Jupitermond Europa.

Diese Region scheint offenkundig die Quelle des sehr feinen E-Rings des Saturns als auch der dünnen Atmosphäre um Enceladus zu sein. Da sich das Ringmaterial nicht länger als einige tausend Jahre auf seiner Bahn halten kann, sorgt die geologische Aktivität des Mondes für ständigen Nachschub.

Am 14. Juli 2005 wurden von der Raumsonde Cassini, die den Mond in nur 175 km Abstand überflog, unzählige Eisbrocken in der Größe eines Einfamilienhauses beobachtet, deren Herkunft nicht ganz klar ist. Da sich diese Brocken im Bereich der bereits erwähnten Streifenmuster befinden, besteht mit großer Wahrscheinlichkeit ein Zusammenhang zu den kryovulkanischen Aktivitäten der Südpolregion.^[2]

Möglichkeiten für Leben auf Enceladus

Am 9. März 2006 teilte die NASA mit, dass Aufnahmen von Cassini flüssiges Wasser in der Südpolregion von Enceladus vermuten lassen. Es könnte sich in Kammern befinden, die möglicherweise nur einige Meter unter der Oberfläche liegen und bräche dann ähnlich einem Geysir an die Oberfläche aus. Die geysirartigen Fontänen in der Südpolarregion waren bis in eine Höhe von 500 Kilometern zu beobachten.^[3] Ein Teil der Eispartikel fällt auf die Oberfläche zurück und bewirkt das besonders große Rückstrahlungsvermögen von Enceladus. Von dem Großteil der in den Weltraum entwichenen Partikel gelangt ein Teil auf die Oberfläche von anderen Saturnmonden, daher sind auch Mimas, Tethys, Dione und Rhea – die Satelliten im Bereich des E-Rings – im Vergleich zu anderen Monden ungewöhnlich hell.^[4]

Daten des Ion and Neutral Mass Spectrometer vom 12. März 2008

Am 12. März 2008 hat Cassini Enceladus in einer Distanz von nur 52 Kilometern passiert. Dies war der geringste Abstand beim Vorbeiflug einer Raumsonde in der Geschichte der Raumfahrt. Dabei flog Cassini durch frisch ausgestoßene Partikel. Zwei Instrumente waren zu diesem Zeitpunkt in Betrieb: Der Cosmic Dust Analyzer und das Ion and Neutral Mass Spectrometer. Die Messergebnisse zeigten eine viel höhere Dichte von flüchtigen Gasen wie Wasserdampf, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid als angenommen. Aber auch organische Materialien, die bereits durch eine spektroskopische Analyse einer Sternbedeckung nachgewiesen wurden, waren etwa 20-mal häufiger als erwartet. Die Partikeldichte war derart hoch, dass durch sie ein messbares Drehmoment auf die Sonde wirkte. Eine unerwartete Überraschung war die chemische Zusammensetzung der ausgestoßenen Partikel, welche der eines Kometen ähnelt. Im Gegensatz zu einem Kometen wird Enceladus aber von innen erwärmt.

Enceladus besitzt somit Wärme, Wasser und organische Chemikalien, einige der wesentlichen Bausteine für die Entwicklung von Leben.^[5]

Elektrische Verbindung mit Saturn

Enceladus ist entlang von Saturns Magnetfeldlinien durch einen elektrischen Strom mit Saturn verbunden. Dort wo die Elektronen die Saturnatmosphäre treffen, entstehen in den Polarregionen im UV-Licht leuchtende Flecke^[6].

Einzelnachweise

1. ↑ William Herschel: Account of the Discovery of a Sixth and Seventh Satellite of the Planet Saturn; With Remarks on the Construction of Its Ring, Its Atmosphere, Its Rotation on an Axis, and Its Spheroidical Figure. By William Herschel, LL.D. F. R. S. Phil. Trans. R. Soc. Lond. January 1, 1790 80:1-20; doi:10.1098/rstl.1790.0001 (Volltext)
2. ↑ wissenschaft.de: Enceladus on the rocks – 21. Juli 2005.
3. ↑ nasa: Presseerklärung – 9. März 2006.
4. ↑ wissenschaft.de: Wie Enceladus seine Nachbarn zum Leuchten bringt – 9. Februar 2007.
5. ↑ nasa: Presseerklärung – 26. März 2008.
6. ↑ Cassini Sees Saturn Electric Link With Enceladus, Datum: 20. April 2011, Abgerufen: 26. April 2011 (englisch)

Literatur

• C. C. Porco, P. Helfenstein, P. C. Thomas, A. P. Ingersoll, J. Wisdom, R. West, G. Neukum, T. Denk, R. Wagner, T. Roatsch, S. Kieffer, E. Turtle, A. McEwen, T. V. Johnson, J. Rathbun, J. Veverka, D. Wilson, J. Perry, J. Spitale, A. Brahic, J. A. Burns, A. D. DelGenio, L. Dones, C. D. Murray, S. Squyres: Cassini Observes the Active South Pole of Enceladus, Science (2006) 311, S. 1393–1401; doi:10.1126/science.1123013.
• Thorsten Dambeck: Eismond als Staubquelle. Bild der Wissenschaft, März 2006, S. 46–47.
• F. Postberg, S. Kempf, J. Schmidt, N. Brilliantov, A. Beinsen, B. Abel, U. Buck & R. Srama: Sodium salts in E-ring ice grains from an ocean below the surface of Enceladus, Nature 459, S. 1098–1101 (25. Juni 2009); doi:10.1038/nature08046.

Weblinks

 Commons: Enceladus – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

• Enceladus auf der Cassini-Homepage (engl.)
• Rätsel um spektakuläre Geysire gelöst, Artikel auf Spiegel.de
• Raumsonde Cassini fliegt durch Enceladus' geheimnisvolle Fontänen, Artikel auf Spiegel.de
• „Cassini“ fotografiert Geysir-Region von Enceladus, Artikel auf Spiegel.de
• Saturnmond Enceladus: Eisiger Kandidat für Leben, Artikel von Carolyn Porco auf Spiegel.de
• Kryovulkanismus und Tektonik auf Enceladus
• Der Kometenmond (Aktivität des Saturnmondes Enceladus ähnelt der von Kometen)
• Cassini entdeckt wasserspeiende Geysire
• Atmosphäre am Südpol von Enceladus
• Aktuelle Cassini-Aufnahmen von Enceladus eine Bildergalerie der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung an der FU Berlin
• Voyager 1 and 2 – Atlas of Six Saturnian Satellites (engl., NASA-Karten von sechs Saturnmonden nach Aufnahmen der Voyager-Sonden)
• NASA-Artikel zur Entdeckung von flüssigem Wasser (engl.)
• Enceladus and the Search for Water – Astronomy Picture of the Day vom 10. März 2006 (Englisch).
• jo:PLANETENFORSCHUNG, Eismond zaubert Saturnpolarlichter in ASTROnews, Datum: 24. April 2011, Abgerufen: 26. April 2011
• Geheimnis der Tigerstreifen (Bild der Wissenschaft,Frank Postberg, Ute Kehse, Datum: 24. Juni 2011)

Monde des Planeten Saturn

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Siehe auch: Liste der Saturnmonde | Liste der Monde