Enceladus Grundlagen Habitabilität von (Eis-)monden 10.April 2013

Präsentation zum Thema: "Enceladus Grundlagen Habitabilität von (Eis-)monden 10.April 2013"—  Präsentation transkript:

1 Enceladus Grundlagen Habitabilität von (Eis-)monden 10.April 2013
Image: © Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA)

2 Enceladus Ἐγκέλαδος 1787: erste Hinweise auf Enceladus
28.August 1789: verifiziert (Friedrich Wilhelm Herschel, m Teleskop, Saturn II) 1847: John Herschel gibt dem Mond den Namen „Enceladus“ Abb. 3: Enceladus im Garten des Schlosses von Versailles, © Jgremillot, Wikipedia Abb. 2: Great Forty-Foot telescope, © 1797 edition Encyclopaedia Britannica Volume 18 "telescope" Abb. 1: Sir William Herschel, by Lemuel Francis Abbott ,© National Portrait Gallery, London Ruth-Sophie Taubner

3 Wo befindet sich Enceladus?
Große Bahnhalbachse: km Exzentrizität: Umlaufzeit: 1.37 d Abb. 4: Das Saturn System, © Ruth-Sophie Taubner

4 E-Ring Abb. 5: Enceladus im E-Ring,
© CICLOPS, JPL, ESA, NASA (APOD, March 27, 2007). Ruth-Sophie Taubner

5 Enceladus- Wirklich ein Gigant?
Abb. 6: Enceladus im Vergleich zu GB, © NASA/JPL/Space Science Institute. Ruth-Sophie Taubner

6 Größenvergleich Feature Enceladus Erde Verhältnis Radius [km]
a=256.6, b=251.4, c=248.3 a=6378, b=6357 1 : 25.3 Tsurf [K ] 32.9 – 75 – 145 184 – 288 – 331 Flattening 0.0123 0.0033 3.7 : 1 M [1020 kg] 1.08 59736 1 : r [kg m-3] 1609 5515 1 : 3.4 Magnetfeld beugt Saturn‘s MF eigenes MF (40 mT) Atmosphäre Lokal (SPT) global Feature Enceladus Erde Verhältnis Radius [km] a=256.6, b=251.4, c=248.3 a=6378, b=6357 1 : 25.3 Tsurf [K ] 32.9 – 75 – 145 184 – 288 – 331 Flattening 0.0123 0.0033 3.7 : 1 M [1020 kg] 1.08 59736 1 : r [kg m-3] 1609 5515 1 : 3.4 Magnetfeld beugt Saturn‘s MF eigenes MF (40 mT) Atmosphäre Lokal (SPT) global Abb. 7: Bending of Saturn’s magnetic field around Enceladus (artist concept), Credit: Dougherty et al. (2006), p Ruth-Sophie Taubner

7 Voyager Vor Voyager war eher wenig über Enceladus bekannt Voyager 1:
12.Nov.1980 ( km) Erste Hinweise auf Aktivität Voyager 2: 26.Aug.1981 ( km) Versch. Oberflächenstrukturen Smith et al., 1982: Dichte von 1200 kg/m3 Albedo von 0.99 Abb. 8: Enceladus aufgenohmen durch Voyager 2, ©NASA, JPL, Voyager 2 (APOD, November 25, 1995). Ruth-Sophie Taubner

8 Cassini Abb. 9: Cassini-Huygens,
© Abb. 10: interplanetare Flugbahn von Cassini-Huygens, © Discover Magazine Blog, Ruth-Sophie Taubner

9 Cassini Video 1: Anflug auf Enceladus © NASA/JPL 21.11.2018
Ruth-Sophie Taubner

10 Cassini 1.Juli 2004: Eintritt in Saturnorbit
14. Jänner 2005: Huygens landet auf Titan Enceladus: Prime Mission (4 nahe flybys) 9.Oktober 2008: 25 km Entfernung Flug durch Plume (in situ Messungen) Cassini Equinox Mission (7): global map, SPT in high resolution, hot spots in IR, gravity pass, etc. Cassini Solstice Mission (11): potential temporal variability of Enceladus' activity, gravitational field interior and subsurface ocean Abb. 11: künstl. Dstlg. von Cassini-Huygens, © ESA, David Ducros Abb. 12: nahe Flybys von Prime und Equniox Mission, © NASA/JPL/SwRI/SSI. Ruth-Sophie Taubner

11 Cassini Abb. 13: Cassini Mission Overview, © NASA/JPL (2012).
Ruth-Sophie Taubner

12 TSSM and JET TSSM (Titan Saturn System Mission)
NASA's "Titan Explorer" und ESA's L-class mission "TandEM“ JET (Journey to Enceladus and Titan ) 16 flybys um Enceladus (4) und Titan (12) Orbiter mit 2 Instrumenten: STEAM und TIGER Abb. 14: TSSM Mission: ESA Ballon und Lander bzw, NASA Orbiter, © NASA/ESA Ruth-Sophie Taubner

13 Oberfläche Abb. 15: Geologische Karte von Enceladus
© Crow-Willard and Pappalardo (2010), p. 2. Ruth-Sophie Taubner

14 Differenzierung (Modell)
- Kernradius: ca. 170km - Eis/Wasser-Schale: ca. 80 km Abb. 16: Innere Struktur von Enceladus © R.-S. Taubner, 2013 Abb. 17: Enceladus Roll (PIA08500), © NASA/JPL/Space Science Institute Ruth-Sophie Taubner

15 South Polar Region Abb. 18: Temperaturverteilung von Enceladus’ Oberfläche (9 und 16.5 m, Juli 2005), © NASA/JPL/GSFC. (PIA06432) Ruth-Sophie Taubner

16 Große Lücke zu den gemessenen 15.8  3.1 GW !!!
Wärmequelle? 2 Möglichkeiten Tidal heating (max. 5 GW) durch Saturn und Resonanzen mit anderen Monden (abh. vom inneren Aufbau) Radiogene Wärmeerzeugung (ca GW) Große Lücke zu den gemessenen 15.8  3.1 GW !!! (Howett et al., 2011) Ruth-Sophie Taubner

17 Südpolare Region Abb. 19: Polar stereographic basemap of the SPT,
© Porco et al. (2006), p Ruth-Sophie Taubner

18 Tiger Stripes Abb. 20: Jet spots in Tiger Stripes (März 2008)
© NASA/JPL/University of Colorado Abb. 21: Jet spots in Tiger Stripes (März 2008) © NASA/JPL/GSFC/SwRI/SSI (PIA10361) Ruth-Sophie Taubner

19 Plumezusammensetzung
Abb. 22: Massenspektrum von Enceladus’ Plume (9.Oktober 2008) © Waite et al. (2009), p. 488. Ruth-Sophie Taubner

20 Plumezusammensetzung
Abb. 23: Plumezusammensetzung (9.Oktober 2008) © Waite et al. (2009), p. 488. Ruth-Sophie Taubner

21 Sodium salts in the plume of Enceladus
Plume-Partikel Spoiler-Alarm!! Einteilung in 4 Gruppen Sodium salts in the plume of Enceladus Vortrag Sakuler: Spoiler-Alarm!! Abb.24 a,b,c: Massemspektrum der verschiedenen Plume-Partikel-Gruppen © Postberg et al. (2008), p. 445, bzw. Srama et al. (2008). Ruth-Sophie Taubner

22 Quelle des Plumes Abb. 25: Plume vent models (not to scale)
© adaptiert von Schneider (2009) , Postberg (2009), und NASA/JPL/SWRI/University of Colorado (PIA12081). Ruth-Sophie Taubner

23 Geyser Video 2: Ausbruch eines Geysers, Roturoa, NZ (August 2011)
© Ruth-Sophie Taubner Ruth-Sophie Taubner

24 Quelle des Plumes Abb. 25: Plume vent models (not to scale)
© adaptiert von Schneider (2009) , Postberg (2009), and NASA/JPL/SWRI/University of Colorado (PIA12081). Ruth-Sophie Taubner

25 Spoiler-Alarm!! Spoiler-Alarm!!
Aktuelle Theorien Spoiler-Alarm!! Enceladus: A hypothesis for bringing both heat and chemicals to the surface Vortrag Miksch: Spoiler-Alarm!! Abb. 27::Ocean water circulation model (not to scale) © Matson et al. (2012), p.55 Abb. 26: Caverns of salty water fed by an underlying liquid water reservoir, © Amos (2012) Ruth-Sophie Taubner

26 Argumente für Ozean Hoher Wärmefluss von etwa 15.8 GW
Hohe Verdampfungsrate von 200 kg/m2 Form des Mondes Nachweis von 40Ar und NH3 Fund von salzhaltigen, tlw. relativ großen Partikeln Abb. 28: Possible internal structure models for Enceladus, © Collins and Goodman (2007), p. 76. Ruth-Sophie Taubner

27 An oceanic composition on early and today's Enceladus
Ozean-Modell Spoiler-Alarm!! Temperatur: um 0°C pH-Wert: Salze: NaCl, HCO3−, NaHCO3 bzw. Na2CO3 Druck: ca bar Schwerebeschl.: ca m/s2 Salinität: % An oceanic composition on early and today's Enceladus Vortrag Schnabl: Spoiler-Alarm!! Ruth-Sophie Taubner

28 Astrobiologie Leben im unterirdischen Wasserreservoir?
Was braucht Leben wie wir es kennen („Minimalvoraussetzung“)? Worauf muss es verzichten? Wie könnten wir es nachweisen? Leben im unterirdischen Wasserreservoir? Vorhandensein von flüssigem Wasser, einer Energiequelle und den essentiellen biogenen Elementen (CHNOPS) Ökosystem müsste unabhängig sein von Sonnenlicht ( keine Photosynthese) und vermutlich anaerob Spuren von Leben in Auswurfmaterial bzw. Bohren (vgl. Europa)? Ruth-Sophie Taubner

29 Spoiler-Alarm!! Spoiler-Alarm!!
Methanogenese Spoiler-Alarm!! Vortrag Rockenbauer: Methanogene Spoiler-Alarm!! Abb. 29: Möglicher Methankreislauf auf Enceladus, © McKay et al. (2008), p. 913. Ruth-Sophie Taubner

30 Schwefel-reduzierende Bakterien
Abb. 30: Möglicher Schwefelkreislauf auf Enceladus, © McKay et al. (2008), p. 914. Ruth-Sophie Taubner

31 Zusammenfassung - Kleiner Eismond des Saturn
- Extrem warme südpolare Region - Plume - Wahrscheinliches unterirdisches Wasserreservoir  mögliche Nische für Leben im SS  Methanogene oder Schwefelreduzierer Abb. 31: Enceladus, © NASA/JPL/Space Science Institute. Ruth-Sophie Taubner

32 © NASA/Karl Kofoed, 2008

33 Literatur Matson et al. (2012). Enceladus: A hypothesis for bringing both heat and chemicals to the surface, Icarus, Volume 221, Issue 1, p Sotin et al. (2011). Jet: Journey to Enceladus and Titan, 42nd Lunar and Planetary Science Conference, LPI Contribution No. 1608, p.1326 Taubner, R.-S. (2012). The possibility of the existence of a nitrogen cycle within Enceladus, Masterarbeit (+ alle Referenzen darin)