Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Wärmepumpe in Europas Ozean

06.12.2013
Forscher modellieren Strömungen unter der gefrorenen Oberfläche des Jupitertrabanten

Der Jupitermond Europa ist eine bizarre Schönheit: Ein filigranes Netz kilometerlanger Furchen zerschneidet seine äußere Eisschicht wie die Risse in einem alten Ölgemälde. Besonders stark ausgeprägt ist das eigenwillige Muster im Bereich des Äquators.


Zerfurchtes Terrain: Die äußere Eisschicht des Jupitermonds Europa zeigt ein filigranes Netz aus großen und kleinen Rissen. Das Bild stammt von der Raumsonde Galileo.

© JPL/NASA


Ozean unter der Haut: Die neuen Simulationen zeigen, dass das Wasser in Europas Äquatorregion wärmer ist als an den Polen. In der linken Hälfte des Bildes deutet Rot auf eine vergleichsweise hohe, Blau auf eine niedrigere Temperatur hin.

© JPL/NASA/MPS

Eine Erklärung für diese Verteilung könnten die Meeresströmungen im Ozean unter der Eisschicht bieten. Denn Wissenschaftler von der University of Texas at Austin (USA) und dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung haben entdeckt, dass in Äquatornähe wärmeres Wasser aus dem Innern des Mondes aufsteigt.

Mindestens ebenso faszinierend wie die auffällig zerklüftete Eisschicht des Jupitermonds Europa ist das, was sich darunter verbirgt: ein unterirdischer Salzwasserozean, der durch Gezeitenkräfte und die im Innern des Himmelskörpers gespeicherte Wärme eisfrei gehalten wird. Bereits 1998 legten Messungen des Magnetometers an Bord der NASA-Raumsonde Galileo die Existenz der schwer zugänglichen Wassermassen nahe. Bis heute sind jedoch viele ihrer Eigenschaften unbekannt – etwa, ob dort Bedingungen herrschen, die das Entstehen von Leben ermöglichen könnten.

Die neuen Modellrechnungen des Teams von der University of Texas und des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung erlauben nun einen Blick unter die Eisdecke: Ihre Simulationen offenbaren, welche Strömungen im Ozean herrschen: „Die Bewegungen in Europas Ozean werden durch Temperaturunterschiede angetrieben“, sagt Max-Planck-Forscher Johannes Wicht. Wärmeres und darum leichteres Wasser steigt nach oben, kälteres Wasser sinkt hinab.

Forscher bezeichnen diese Bewegung, die in gleicher Weise etwa beim Kochen von Nudelwasser auftritt, als Konvektion. Sie transportiert Wärme aus den Tiefen des Ozeans nach außen. „Unsere Computersimulationen zeigen, dass die Konvektion in der Äquatorregion stärker ist als an den Polen. Darum ist das Wasser in niedrigen Breiten wärmer und die Eisdecke wird effektiver geheizt“, fasst Wicht die neuen Ergebnisse zusammen.

Ob und wie genau diese Wärme die Risse in der Eisschicht verursacht, ist noch nicht endgültig geklärt. Möglicherweise spielt dabei nicht nur die höhere Temperatur eine Rolle. Das von unten gewärmte Eis hat zusätzlich einen geringeren Salzgehalt. „Beides sorgt dafür, dass dieses Eis leichter ist als die darüber liegende Schicht und zur Oberfläche drängt“, so Wicht. Die Bewegungen im Eis führen wahrscheinlich zu den Brüchen und Rissen.

In ihren Rechnungen berücksichtigten die Forscher, dass im Wesentlichen zwei Effekte die Art der Wasserströmungen im unterirdischen Ozean bestimmen: Zum einen steigt wärmeres Wasser aus dem Innern des Monds nach oben, zum anderen wirkt sich seine Rotation aus: Die Corioliskraft lenkt diese Ströme ab. „Wie genau das Wasser fließt, ergibt sich aus dem Zusammenspiel beider Einflüsse“, sagt Wicht. In Europas Ozean scheint sich die Corioliskraft weniger stark auszuwirken als bisher angenommen. „Darum unterscheiden sich unsere neuen Computermodelle deutlich von ihren Vorgängern.“

Neben den Wasserbewegungen in radialer Richtung fanden die Forscher auch drei ausgeprägte Strömungen, die weitestgehend parallel zu den Eisdecken in West- beziehungsweise Ostrichtung verlaufen: Am Äquator fließt das Wasser nach Westen, in den Polregionen nach Osten. „Auf der Erde finden sich im Meer ähnlich verlässliche Strömungen, etwa der Golfstrom“, sagte Johannes Wicht. Ob auch diese sogenannten Jetstreams Auswirkungen auf die darüber liegende Eisdecke haben, ist unklar.

Ansprechpartner

Dr. Birgit Krummheuer
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-462
E-Mail:Krummheuer@mps.mpg.de
Dr. Johannes Wicht
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-437
E-Mail:Wicht@mps.mpg.de
Originalpublikation
K. M. Soderlund, B. E. Schmidt, J. Wicht et al.
Ocean-driven heating of Europa’s icy shell at low latitudes
Nature Geoscience, online veröffentlicht am 1. Dezember 2013 doi:10.1038/ngeo2021

Dr. Birgit Krummheuer | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7646775/waermepumpe_ozean_europa

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte