Was Krater (vielleicht) über Lebenschancen verraten
07. Mai 2010, 11:06
Fremde Planeten, außerirdisches Leben: Was Künstler malen und Schriftsteller erfinden, beschäftigt auch Wissenschaftler. Sie versuchen herauszufinden, ob es noch mehr Leben im All gibt, oder ob die Erde und damit wir Menschen etwas Einmaliges sind.
Viele Forscher sind überzeugt, dass es im All mehr gibt als nur tote Gesteinsbrocken. Leben kann es theoretisch auf Planeten geben, die Sonnen umkreisen. Nach ihnen suchen Forscher gezielt im All - aber nicht nur in weit entfernten Bereichen unserer Galaxie, sondern auch und erst recht in unserer Milchstraße.
Wenn es nach rein optischen Gesichtspunkten geht, ist der größte Saturnmond Titan vielleicht derjenige Himmelskörper, der der Erde am weitesten gleicht. Allerdings herrscht auf Titan eine Durchschnittstemperatur von minus 180 Grad Celsius. Trotzdem sind dort Flur- und Geländeformationen wie Berge und Dünen, Seen und wohl auch Vulkane zu beobachten - fast wie auf der Erde.
Doch könnte der Mond auch Leben hervorbringen? Wie anpassungsfähig das Leben selbst hier auf der Erde bisweilen sein kann, zeigen eindrucksvoll die skurrilsten Orte, an denen Organismen nachgewiesen wurden. Die Anwesenheit der einfachsten und ältesten Organismen (der Bakterien) die hier auf der Erde leben, ist dann auch der Grund für eine Vielzahl von Gedanken, die man sich rund um die mögliche Entstehung von Leben auf fremden Himmelskörpern macht. Interessant ist, welche Rolle dabei die Anzahl und Verteilung von Einschlagkratern in diesen Gedankenexperimenten einnimmt.
Zwischen der Ankunft beim Ringplaneten im Jahre 2004 und Dezember 2007 gelang es der Cassini-Sonde, insgesamt nahezu 22% der Mondoberfläche bildgeberisch zu erfassen. Ein wichtiger Anteil an der Oberflächenerfassung fiel und fällt auch zukünftig dem bordeigenen hoch auflösenden Radarinstrument zu.
Der Grund des vermehrten Einsatzes des Radar Mapper fällt auf Bildern sofort ins Auge: Titan ist umgeben von einer mächtigen, für visuelle Beobachtungen kaum durchdringbaren stickstoffreichen Gashülle. Ursächlich verantwortlich für diesen dichten Vorhang, der die Mondoberfläche dauerhaft den visuellen Blicken der Wissenschaftsgemeinde entzieht, sind vermutlich sogenannte Tholine. Unter diesem Kunstbegriff versteht man jene organischen Moleküle, die als Vorläufer der Bausteine des Lebens gelten, deren genauer Aufbau allerdings noch nicht vollständig geklärt ist. Ihr Entstehungsprozess scheint jedoch eng mit dem ultravioletten Strahlungseinfluss des Sonnenlichts auf die einfachen organischen Substanzen wie Methan oder Ethan einherzugehen.
Auch wenn der Mond vermutlich in einigen Gesichtspunkten, speziell im Hinblick auf die Atmosphärenzusammensetzung, dem Zustand der frühen Erde nahe kommt, bleibt er dennoch ein eher lebensfeindlicher Platz. Nimmt man die Existenz flüssigen Wassers als Grundvoraussetzung zur Entstehung von Leben an, so bietet Titan bei einer mittleren Entfernung von etwa 1,2 Mio km und einer Oberflächentemperatur von -180°C denkbar ungünstige Startbedingungen. Dessen ungeachtet ist der Saturnmond neben der Erde und Venus der einzige Körper des Sonnensystems mit fester Oberfläche und nennenswert dichter Atmosphäre. Insbesondere Stickstoff ist innerhalb der Titan-, wie auch innerhalb der Erdatmosphäre, ein wesentlicher Bestandteil. Bei der Beantwortung der Frage nach dem Ursprung des Lebens auf der Erde mag ein gutes Verständnis der chemischen Prozesse und deren Abläufe auf Titan von Relevanz sein.
Welche Rolle fällt nun aber den Eingangs schon erwähnten Einschlagskratern bei der Einschätzung des Potentials einer fremden Welt zu, jemals Leben hervorbringen zu können? Trotz der erschwerenden Umstände durch die dichte Kohlenwasserstoffatmosphäre, konnten in etwas mehr als 42 Monaten 49 Oberflächenmerkmale nachgewiesen werden, die in ihrer Gesamtheit als Zeugnisse vorangegangener kosmischer Einschläge interpretiert werden. Die Analyse solcher Einschlagspuren zählt seit jeher zu einer der Standardtechniken von Planetenforschern wenn es gilt, mehr über die Geschichte einer fremden Welt zu erfahren.
Grundsätzlich sind zwei Entstehungsprozesse denkbar, die nahezu kreisrunde Strukturen hervorbringen können: Vulkanismus oder eben Einschlagereignisse.
Vulkanische Aktivität konnten auf Titan bislang nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden. Sollte sie allerdings existieren, so ist allgemein akzeptiert, dass in diesem Fall nicht von Lava- sondern Kryovulkanismus ausgegangen werden muss, der übrigens auch als Quelle des atmosphärischen
Methans diskutiert wird. Anstelle der Lava ist auf Titan und seinen hypothetischen Vulkanen durchaus das Austreten eines Wasser-Ammoniak-Gemisches vorstellbar, dass auf der Oberfläche gefriert. Ein verblüffendes Beispiel könnte die auffällig radarhelle Region Xanadu sein. Diese Region nimmt etwa die Ausdehnung Australiens ein und besteht vermutlich zu großen Teilen aus Eis. In Xanadu finden sich mehr vermeintliche Impaktkrater, als in jedem anderen bekannten Teil des Mondes. Ihre Verteilung allerdings ist deutlich unregelmäßig. Vermutlich variiert also das Alter Xanadus abhängig von dem Ort, an dem man sich in der Region befindet.
Die bis jetzt ermittelten 49 Oberflächenmerkmale, die als Einschlagkrater gedeutet werden können, sind in bislang drei Kategorien klassifiziert. Fünf von ihnen bilden die Klasse 1. Ihr Erscheinungsbild lässt sie mit einiger Gewissheit als Krater erkennen. Sie zeichnen sich durch nahezu kreisrunde Umrisse, niedrige Wälle und einem zum Umgebungsniveau tieferliegenden ebenen Grund aus. Summa summarum Charakteristika, die ihr jugendliches Alter unterstreichen.
Die verbleibenden 44 Objekte bilden die Klassen zwei und drei, die als "fast gesicherte" und als "mögliche Krater" umschrieben werden. Dennoch lässt sich anhand der knapp 20%igen Erfassung der Mondoberfläche ein nur unzureichendes Bild des Oberflächenalters zeichnen und damit auch keine belastbare Schlussfolgerung bezüglich des Potentials des Mondes zur Entwicklung von Leben geben. Sollte sich also in weiter Zukunft anhand der Krateranzahl und ihres Zustandes herausstellen, dass es sich bei Titan um einen geologisch inaktiven Körper handelt, so würde damit zugleich wohl auch die Wahrscheinlichkeit, jemals Leben hervorbringen zu können, sinken.
Nach derzeitigem Sprachgebrauch hängt die Fähigkeit eines potentiell lebensfreundlichen Körpers, dieses schließlich auch hervorzubringen, maßgeblich von seiner geologischen und/oder atmosphärischen Aktivität ab. Sie sind deswegen so wichtig, das sie verschiedene komplexe chemische Reaktionen ermöglichen und gewissermaßen einen globalen Recycling-Kreislauf in Gang halten.
Auf der Erde wird beispielsweise das Kohlendioxid, das in der Atmosphäre für angenehme Temperaturen sorgt, zuweilen in Gestein eingeschlossen. Es wird aber wieder frei, wenn dieses Gestein schmilzt. Das Kohlendioxid gelangt dann bei Vulkanausbrüchen oder durch Spalten in der Tiefsee wieder zurück in die Atmosphäre. Geologische und atmosphärische Aktivität sorgen also in planetaren Maßstäben für eine Durchmischung der Elemente. Die stete Veränderung der Umweltbedingungen und Schaffung neuer Gegebenheiten durch die Plattentektonik war zumindest wohl auf der Erde eine wichtige Triebfeder der Evolution.
Eine erste belastbare Einschätzung hinsichtlich des Alters der Titanoberfläche in ihrer Gesamtheit und der Verteilung der möglicherweise vorhandenen unterschiedlich alten Regionen, wird mutmaßlich nicht vor einer Gesamterfassung der Oberfläche von wenigstens 50% möglich sein. Erst dann lässt sich mit einiger Gewissheit abschätzen, ob Titans Oberfläche einer steten geologischen Manipulation unterliegt, oder ob seine Hülle aus Eis und Methanhydrat seit langer Zeit unverändert geblieben ist. Die Chancen für Titan, unter solchen Umständen jemals Leben hervorzubringen, dürften in diesem Falle sicherlich weiter sinken.
Abb. 1 (anklicken für große Version): Zwei Aufnahmen des Radarinstruments vom Februar 2008 (links) und April 2006. Zu sehen sind die nachgezeichneten Umrisse der sogenannten Regionen 1 nördlich von Hotei Arcus (Durchmesser 400 km) und 2. (westlicher Teil Xanadus) Vergleiche mit dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer zeigen eine gewisse Variabilität der Regionen, die auf kryovulkanische Aktivitäten zurückgeführt werden könnte.
Abb. 2 (anklicken für große Version): Aufnahme des südlichen Teils Xanadus aus dem Jahre 2008. Diese etwa kontinentgroße Fläche ist sowohl im Infraroten als auch auf Radaraufnahmen ungewöhnlich hell. Ursprünglich als eine Art Hochebene gedeutet, zeigen neuere Untersuchungen eine relativ flache Natur Xanadus, wenngleich es in der Region auch Anzeichen tektonischer Kräfte geben könnte.
Bildquelle jeweils NASA
Fremde Planeten, außerirdisches Leben: Was Künstler malen und Schriftsteller erfinden, beschäftigt auch Wissenschaftler. Sie versuchen herauszufinden, ob es noch mehr Leben im All gibt, oder ob die Erde und damit wir Menschen etwas Einmaliges sind.
Viele Forscher sind überzeugt, dass es im All mehr gibt als nur tote Gesteinsbrocken. Leben kann es theoretisch auf Planeten geben, die Sonnen umkreisen. Nach ihnen suchen Forscher gezielt im All - aber nicht nur in weit entfernten Bereichen unserer Galaxie, sondern auch und erst recht in unserer Milchstraße.
Wenn es nach rein optischen Gesichtspunkten geht, ist der größte Saturnmond Titan vielleicht derjenige Himmelskörper, der der Erde am weitesten gleicht. Allerdings herrscht auf Titan eine Durchschnittstemperatur von minus 180 Grad Celsius. Trotzdem sind dort Flur- und Geländeformationen wie Berge und Dünen, Seen und wohl auch Vulkane zu beobachten - fast wie auf der Erde.
Doch könnte der Mond auch Leben hervorbringen? Wie anpassungsfähig das Leben selbst hier auf der Erde bisweilen sein kann, zeigen eindrucksvoll die skurrilsten Orte, an denen Organismen nachgewiesen wurden. Die Anwesenheit der einfachsten und ältesten Organismen (der Bakterien) die hier auf der Erde leben, ist dann auch der Grund für eine Vielzahl von Gedanken, die man sich rund um die mögliche Entstehung von Leben auf fremden Himmelskörpern macht. Interessant ist, welche Rolle dabei die Anzahl und Verteilung von Einschlagkratern in diesen Gedankenexperimenten einnimmt.
Zwischen der Ankunft beim Ringplaneten im Jahre 2004 und Dezember 2007 gelang es der Cassini-Sonde, insgesamt nahezu 22% der Mondoberfläche bildgeberisch zu erfassen. Ein wichtiger Anteil an der Oberflächenerfassung fiel und fällt auch zukünftig dem bordeigenen hoch auflösenden Radarinstrument zu.
Der Grund des vermehrten Einsatzes des Radar Mapper fällt auf Bildern sofort ins Auge: Titan ist umgeben von einer mächtigen, für visuelle Beobachtungen kaum durchdringbaren stickstoffreichen Gashülle. Ursächlich verantwortlich für diesen dichten Vorhang, der die Mondoberfläche dauerhaft den visuellen Blicken der Wissenschaftsgemeinde entzieht, sind vermutlich sogenannte Tholine. Unter diesem Kunstbegriff versteht man jene organischen Moleküle, die als Vorläufer der Bausteine des Lebens gelten, deren genauer Aufbau allerdings noch nicht vollständig geklärt ist. Ihr Entstehungsprozess scheint jedoch eng mit dem ultravioletten Strahlungseinfluss des Sonnenlichts auf die einfachen organischen Substanzen wie Methan oder Ethan einherzugehen.
Auch wenn der Mond vermutlich in einigen Gesichtspunkten, speziell im Hinblick auf die Atmosphärenzusammensetzung, dem Zustand der frühen Erde nahe kommt, bleibt er dennoch ein eher lebensfeindlicher Platz. Nimmt man die Existenz flüssigen Wassers als Grundvoraussetzung zur Entstehung von Leben an, so bietet Titan bei einer mittleren Entfernung von etwa 1,2 Mio km und einer Oberflächentemperatur von -180°C denkbar ungünstige Startbedingungen. Dessen ungeachtet ist der Saturnmond neben der Erde und Venus der einzige Körper des Sonnensystems mit fester Oberfläche und nennenswert dichter Atmosphäre. Insbesondere Stickstoff ist innerhalb der Titan-, wie auch innerhalb der Erdatmosphäre, ein wesentlicher Bestandteil. Bei der Beantwortung der Frage nach dem Ursprung des Lebens auf der Erde mag ein gutes Verständnis der chemischen Prozesse und deren Abläufe auf Titan von Relevanz sein.
Welche Rolle fällt nun aber den Eingangs schon erwähnten Einschlagskratern bei der Einschätzung des Potentials einer fremden Welt zu, jemals Leben hervorbringen zu können? Trotz der erschwerenden Umstände durch die dichte Kohlenwasserstoffatmosphäre, konnten in etwas mehr als 42 Monaten 49 Oberflächenmerkmale nachgewiesen werden, die in ihrer Gesamtheit als Zeugnisse vorangegangener kosmischer Einschläge interpretiert werden. Die Analyse solcher Einschlagspuren zählt seit jeher zu einer der Standardtechniken von Planetenforschern wenn es gilt, mehr über die Geschichte einer fremden Welt zu erfahren.
Grundsätzlich sind zwei Entstehungsprozesse denkbar, die nahezu kreisrunde Strukturen hervorbringen können: Vulkanismus oder eben Einschlagereignisse.
Vulkanische Aktivität konnten auf Titan bislang nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden. Sollte sie allerdings existieren, so ist allgemein akzeptiert, dass in diesem Fall nicht von Lava- sondern Kryovulkanismus ausgegangen werden muss, der übrigens auch als Quelle des atmosphärischen
Methans diskutiert wird. Anstelle der Lava ist auf Titan und seinen hypothetischen Vulkanen durchaus das Austreten eines Wasser-Ammoniak-Gemisches vorstellbar, dass auf der Oberfläche gefriert. Ein verblüffendes Beispiel könnte die auffällig radarhelle Region Xanadu sein. Diese Region nimmt etwa die Ausdehnung Australiens ein und besteht vermutlich zu großen Teilen aus Eis. In Xanadu finden sich mehr vermeintliche Impaktkrater, als in jedem anderen bekannten Teil des Mondes. Ihre Verteilung allerdings ist deutlich unregelmäßig. Vermutlich variiert also das Alter Xanadus abhängig von dem Ort, an dem man sich in der Region befindet.
Die bis jetzt ermittelten 49 Oberflächenmerkmale, die als Einschlagkrater gedeutet werden können, sind in bislang drei Kategorien klassifiziert. Fünf von ihnen bilden die Klasse 1. Ihr Erscheinungsbild lässt sie mit einiger Gewissheit als Krater erkennen. Sie zeichnen sich durch nahezu kreisrunde Umrisse, niedrige Wälle und einem zum Umgebungsniveau tieferliegenden ebenen Grund aus. Summa summarum Charakteristika, die ihr jugendliches Alter unterstreichen.
Die verbleibenden 44 Objekte bilden die Klassen zwei und drei, die als "fast gesicherte" und als "mögliche Krater" umschrieben werden. Dennoch lässt sich anhand der knapp 20%igen Erfassung der Mondoberfläche ein nur unzureichendes Bild des Oberflächenalters zeichnen und damit auch keine belastbare Schlussfolgerung bezüglich des Potentials des Mondes zur Entwicklung von Leben geben. Sollte sich also in weiter Zukunft anhand der Krateranzahl und ihres Zustandes herausstellen, dass es sich bei Titan um einen geologisch inaktiven Körper handelt, so würde damit zugleich wohl auch die Wahrscheinlichkeit, jemals Leben hervorbringen zu können, sinken.
Nach derzeitigem Sprachgebrauch hängt die Fähigkeit eines potentiell lebensfreundlichen Körpers, dieses schließlich auch hervorzubringen, maßgeblich von seiner geologischen und/oder atmosphärischen Aktivität ab. Sie sind deswegen so wichtig, das sie verschiedene komplexe chemische Reaktionen ermöglichen und gewissermaßen einen globalen Recycling-Kreislauf in Gang halten.
Auf der Erde wird beispielsweise das Kohlendioxid, das in der Atmosphäre für angenehme Temperaturen sorgt, zuweilen in Gestein eingeschlossen. Es wird aber wieder frei, wenn dieses Gestein schmilzt. Das Kohlendioxid gelangt dann bei Vulkanausbrüchen oder durch Spalten in der Tiefsee wieder zurück in die Atmosphäre. Geologische und atmosphärische Aktivität sorgen also in planetaren Maßstäben für eine Durchmischung der Elemente. Die stete Veränderung der Umweltbedingungen und Schaffung neuer Gegebenheiten durch die Plattentektonik war zumindest wohl auf der Erde eine wichtige Triebfeder der Evolution.
Eine erste belastbare Einschätzung hinsichtlich des Alters der Titanoberfläche in ihrer Gesamtheit und der Verteilung der möglicherweise vorhandenen unterschiedlich alten Regionen, wird mutmaßlich nicht vor einer Gesamterfassung der Oberfläche von wenigstens 50% möglich sein. Erst dann lässt sich mit einiger Gewissheit abschätzen, ob Titans Oberfläche einer steten geologischen Manipulation unterliegt, oder ob seine Hülle aus Eis und Methanhydrat seit langer Zeit unverändert geblieben ist. Die Chancen für Titan, unter solchen Umständen jemals Leben hervorzubringen, dürften in diesem Falle sicherlich weiter sinken.
Abb. 1 (anklicken für große Version): Zwei Aufnahmen des Radarinstruments vom Februar 2008 (links) und April 2006. Zu sehen sind die nachgezeichneten Umrisse der sogenannten Regionen 1 nördlich von Hotei Arcus (Durchmesser 400 km) und 2. (westlicher Teil Xanadus) Vergleiche mit dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer zeigen eine gewisse Variabilität der Regionen, die auf kryovulkanische Aktivitäten zurückgeführt werden könnte.
Abb. 2 (anklicken für große Version): Aufnahme des südlichen Teils Xanadus aus dem Jahre 2008. Diese etwa kontinentgroße Fläche ist sowohl im Infraroten als auch auf Radaraufnahmen ungewöhnlich hell. Ursprünglich als eine Art Hochebene gedeutet, zeigen neuere Untersuchungen eine relativ flache Natur Xanadus, wenngleich es in der Region auch Anzeichen tektonischer Kräfte geben könnte.
Bildquelle jeweils NASA
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