WASSER IM SONNENSYSTEM Auf dem Mars wird Wasser gesucht, auf dem Mond wird es vermutet. Welche...

WASSER IM SONNENSYSTEM

Auf dem Mars wird Wasser gesucht,

auf dem Mond wird es vermutet.

Welche Aussichten haben die Suchaktionen,

wie wichtig sind sie?

Ein Vortrag von Renate Zechner

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Wieso gerade Wasser?

• Ursprung des Lebens auf der Erde

• charakteristische chemische Eigen-schaften

• biologisch wichtig• Nachweis auf anderen

Himmelskörpern• Leben außerhalb unseren

Planeten?

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Wo wird Wasser vermutet?• Merkur• Venus• Mond• Mars• Jupiter, Europa & Io• Saturn & Monde• Monde des Uranus• Neptun & Triton• Pluto & Charon• Kometen

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Wassereis auf Merkur

• maximale Oberflächen-temperatur ca. 420°C

• Rotationsachse fast senkrecht auf Umlauf-ebene

• Temperatur an den Polen bis unter -160°C

• Radaruntersuchungen

reflektierende Bereiche

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Radar-untersuchungen

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Hatte Venus einmal Ozeane?

• kein flüssiges Wasser auf der Oberfläche

• Messungen der Pioneer Venus 1 (1987-1992)

• D/H Untersuchung• 2 vorherrschende

Hypothesen

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Der längste Kanal im Sonnensystem

• 200km lang• 2km breit• Erklärungsversuche:

– ehemaliger Fluß, der Wasser führte

– durch Lava gebildeter Kanal

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Wasservorkommen auf der Erde?

• Bestätigt!

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Eis auf dem Mond

• Bombardement von Kleinkörpern

• Wassereis aus Meteoriten• Verteilung über die

Mondoberfläche• Kondensieren an der

Unterseite der Krater

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Clementine (1994)• Radarreflexion nahe dem

Mondsüdpol

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Radaruntersuchungenam Mond

• Arecibo:

lieferte ähnliche Reflexionsmuster

• Lunar Prospector (1998):– Neutronenspektrometer– Wassereis an Nord- und

Südpol gefunden

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Lunar ProspectorErgebnisse des Neutronen-Spektrometers

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Südpolaufnahmen vonClementine und Lunar Prospector

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Wasser am Mars• niedrige Temperaturen• geringer atmosph. Druck• Wasser in Form von Eis

oder Dampf• Mariner 4 (1965):

– viele Krater– natürlich entstandene Kanäle– kein fließendes Wasser

• Viking (1976):– biologische Experimente

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Polkappen des Mars

• kältesten Regionen des Planeten

• Mischung aus Kohlendioxid und eventuell auch aus Wasser

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Der Südpol des Mars

• Minimalausdehnung von ca. 400km

• gefrorenes CO2

• keine vollständige Abschmelzung

• rötlich Färbung des Eises

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Nordpol des Mars

• Schrägansicht der nördlichen Polarkappe

• besteht möglicher-weise aus gefrorenem Wasser

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Laminiertes Polargebiet

• Vorkommen an beiden Polen

• dünne Schichten aus Eis und Sediment

• Resultat aus Staub-ablagerungen

• Erosion durch Wind• aktiver Prozeß

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Die Marsatmosphäre

• Hauptbestandteil ist Kohlendioxid

• geringer Anteil an anderen Gasen

• 0.03% H2O

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Wolken am Mars

• dynamische Atmosphäre• Pathfinder entdeckte

blaue Wolken

• CO2 (Trockeneis)

• weiße, cirrus-ähnliche Wolken

• geringe Mengen an eisigem Wasser-Dampf

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Frosterscheinungen am Mars

• extrem niedrige Temperatur der Atmosphäre

• Bildung von Eiswolken und gefrierendem Nebel

• Bildung von dünnen Frostfilmen an der Oberfläche

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Unterschiedliche Gesteinsformationen

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Trockene Flußbetten am Mars

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Mündungskanäle am Mars

• große, tränenförmige Gebilde

• 10 - 100km breit• Länge von über 40km• mit Schutt und Sediment

gefüllt

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Ausflußquelle im KanalRavi Vallis

• Wasser mit hoher Fließgeschwindigkeit

• keine Nebenflüsse• großer Wasserdruck• Wasser aus

gefrorenem Boden• Schichte stürzte ein• Brüche und Mulden

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Umströmte Inseln

• Erosion des Schluchtensystems

• Wasser floß an Hindernissen vorbei

• Entstehung von umströmten Inseln

• Hinweis für katastrophale Überschwemmungen

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Netze aus Flußtälern

• Verzweigungen und Nebenflüsse

• sehr kurze Flußnetze• hohe/niedrige Fließge-

schwindikeit• keinerlei Hinweise auf

eine Überschwemmung• aus Grundwasser gespeist

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Überschwemmungen am Mars?

• Viking 1 Orbiter: Hinweise auf große Seen

• abgerundete Ende einer Schlucht

• Wände aus soliden Felsen • dazwischen liegende

Schichten aus Sedimenten

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Überlagerung von Sedimenten

• Ränder von ehemaligen Ozeanen oder Seen?

• Bildung durch periodische Über-schwemmungen

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„Splosh“ Krater

• typisch für alle Gegenden des Mars

• Meteoriten-Einschlag• glatte Umrandung• flüssiges Material

wurde hinausge-schleudert

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Globaler Wasserzyklus

• periodisch auftretende Überschwemmungen

• Klimaerwärmung• Wasser gelangte in die

Atmosphäre• 2 Theorien, wie Wasser in

den Boden gelangte

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Vergleich der Mars Missionen

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Nasse und trockene Gebieteam Jupiter

• Galileo Sonde (1995)• Dry & Hot Spots:

– absinkende Luftbewegung

• Wet Spots: – in tieferen Schichten

– höhere Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre

– Wolkenbildung

– Wetteraktivität

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Die Ozeane von Europa

• Mond von einer Eisschicht überzogen

• darunterliegende Wasserschicht vermutet

• Oberfläche von Furchen und Spalten

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Innerer Aufbau von Europa

• Kern aus Eisen und Nickel

• Gesteinsmantel• Kruste aus

Wasser• Überzug aus

Eis

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Brüche im Eis

• dünne Eisdecke• Wasser durch

Gezeiten aufgewärmt• Vermutung von

aktiven Vulkanen• Zirkulation eines

warmen Ozeans

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Aktuelle & neue Projekte• Galileo Sonde• Sonde zur Kartografierung (2003)

• Sonde als Miniatur-U-Boot

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Gibt es Eis auf Io?

• aktiver Vulkanismus• Bedeckung mit Eis in

früheren Jahren• Absorptionslinien von

auf H2O basierenden Substanzen

• gefrorenes SO2-Eis

• Wasser durch Vulkane aus dem Inneren des Mondes

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NASA´s Kuiper Airborne Oberservatory (KAO)

• in großer Höhe fliegendes Flugzeug

• 90cm Teleskop• oberhalb der Wasser-

dampfatmosphäre• Messungen im infra-

roten Spektralbereich

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Io & Jupiter

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Regnet es auf Saturn?

• Hubble Space Teleskop• Ringe bestehen aus

Wassereis• von Wasserdampf

umgeben• Wasser fällt von den

inneren Ringen auf Saturn

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Die Ringe des Saturn

• Messungen der Hydroxyl-Gruppe

• Verlust von 3 Tonnen Wasser pro Sekunde

• Alter der Ringe von

30 Millionen Jahren• neue Ergebnisse durch

Cassini-Mission

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Eiswasser auf Enceladus?

• vermutetes Vorkommen von kristallinem Eis

• reflektierende Eigenschaften

• Überschwemmungen in der Vergangenheit?

• aktive Geysire• Wasser unter der Ober-

fläche?

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Möglicher Ozean auf Titan?• Atmosphäre aus Kohlen-

wasserstoffen, Stickstoff und Methan

• Hubble Space Teleskop:– dunkle Flecken: Ozeane

aus Kohlenwasserstoff

– helle Flecken: Gebiete gefrorenen Wassers

• interessante Kombination der Elemente

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Titan - Huygens Sonde

• vulkanische Aktivität?• Meteoriteneinschläge?• Bildung von Wasser?• Entstehung von

Leben?• Antworten:

Hygens Sonde (2004) der Cassini Mission

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Wasser und Eis aufUranus´ Monden

• kein Wasser in der Atmosphäre des Uranus

• Vermutung von Wasser auf den fünf größten Monden:– Oberon

– Titania

– Umbriel

– Ariel

– Miranda

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Oberon

• Voyager 2 (1986)• helle Punkte: Krater• dunkle Flächen:

vulkanische Aktivität• schmutziges Wasser

füllten die Risse der Krater auf

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Titania

• größter Mond des Uranus• ähnlich Oberon• Krater• Bildung der Täler:

– Mondinnere fror zu und dehnte sich dabei aus

– Kruste brach auseinander

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Umbriel

• relativ dunkle Oberfläche

• keine Vulkane• aber Krater• Spektralanalyse der

Voyager 2:

Oberfläche besteht aus Wassereis

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Ariel

• Bilder erinnern an Marsoberfläche

• Fülle von verzweigten Tälern– aus Gletscher

– aus Rissen brechendes Eis

• war geologisch sehr aktiv

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Miranda• charakteristische,

geologische Merkmale• Furchen entlang der

gesamten Oberfläche• Zusammensetzung noch

unbekannt• mögliche Erklärung der

Oberfläche durch ein Inneres aus Gestein und Eis

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Unterschiedliche Formen von Eis auf

Neptun ...

• wage Vermutungen• Eis aus Kohlenstoff,

Stickstoff und Sauerstoff in Verbindung mit Wasserstoff

• bisher keinerlei Beweise

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… und Triton

• ähnliche Zusammensetzung wie Pluto

• Hinweise auf gefrorenes CO

und CO2

• kein Nachweis von Wassereis

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Wasser und Eis auf Pluto ...

• Bestandteile:– 75% Gestein

– 25% Wassereis

• Hohes Albedo• Eis an der Oberfläche

aus Stickstoff mit geringen Mengen an Kohlenmonoxid und Methan

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… und Charon

• besteht hauptsächlich aus Wassereis

• geringer Anteil an Gesteinen

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Kometen

• kleine, unregelmäßig geformte Körper

• Ursprung:

Oortsche Wolke• Mischung aus Gestein und

gefrorenen Gasen• die Hälfte ihrer

Bestandteile ist Wasser

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Ende