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 Blick ins Universum
15.01.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Extrem helle und schnelle Lichtemission
11.01.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Im Focus: Wie Metallstrukturen effektiv helfen, Knochen zu heilen

Forscher schaffen neue Generation von Knochenimplantaten

Wissenschaftler am Julius Wolff Institut, dem Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative Therapien und dem Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

Tagung „Elektronikkühlung - Wärmemanagement“ vom 06. - 07.03.2018 in Essen

11.01.2018 | Veranstaltungen

Registrierung offen für Open Science Conference 2018 in Berlin

11.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ein „intelligentes Fieberthermometer“ für Mikrochips

16.01.2018 | Informationstechnologie

Diagnostik der Zukunft - Europäisches Projekt zur Erforschung seltener Krankheiten startet

16.01.2018 | Förderungen Preise

Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

16.01.2018 | Biowissenschaften Chemie