WASSER IM SONNENSYSTEM Auf dem Mars wird Wasser gesucht, auf dem Mond wird es vermutet. Welche Aussichten haben die Suchaktionen, wie wichtig sind sie?

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

13.12.1999 Renate Zechner 2

Wieso gerade Wasser?

• Ursprung des Lebens auf der Erde

• charakteristische chemische Eigen-schaften

• biologisch wichtig• Nachweis auf anderen

Himmelskörpern• Leben außerhalb unseren

Planeten?


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


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


Radar-untersuchungen


Hatte Venus einmal Ozeane?

• kein flüssiges Wasser auf der Oberfläche

• Messungen der Pioneer Venus 1 (1987-1992)

• D/H Untersuchung• 2 vorherrschende

Hypothesen


Der längste Kanal im Sonnensystem

• 200km lang• 2km breit• Erklärungsversuche:

– ehemaliger Fluß, der Wasser führte

– durch Lava gebildeter Kanal


Wasservorkommen auf der Erde?

• Bestätigt!


Eis auf dem Mond

• Bombardement von Kleinkörpern

• Wassereis aus Meteoriten• Verteilung über die

Mondoberfläche• Kondensieren an der

Unterseite der Krater


Clementine (1994)• Radarreflexion nahe dem

Mondsüdpol


Radaruntersuchungenam Mond

• Arecibo:

lieferte ähnliche Reflexionsmuster

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

Südpol gefunden


Lunar ProspectorErgebnisse des Neutronen-Spektrometers


Südpolaufnahmen vonClementine und Lunar Prospector


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


Polkappen des Mars

• kältesten Regionen des Planeten

• Mischung aus Kohlendioxid und eventuell auch aus Wasser


Der Südpol des Mars

• Minimalausdehnung von ca. 400km

• gefrorenes CO2

• keine vollständige Abschmelzung

• rötlich Färbung des Eises


Nordpol des Mars

• Schrägansicht der nördlichen Polarkappe

• besteht möglicher-weise aus gefrorenem Wasser


Laminiertes Polargebiet

• Vorkommen an beiden Polen

• dünne Schichten aus Eis und Sediment

• Resultat aus Staub-ablagerungen

• Erosion durch Wind• aktiver Prozeß


Die Marsatmosphäre

• Hauptbestandteil ist Kohlendioxid

• geringer Anteil an anderen Gasen

• 0.03% H2O


Wolken am Mars

• dynamische Atmosphäre• Pathfinder entdeckte

blaue Wolken

• CO2 (Trockeneis)

• weiße, cirrus-ähnliche Wolken

• geringe Mengen an eisigem Wasser-Dampf


Frosterscheinungen am Mars

• extrem niedrige Temperatur der Atmosphäre

• Bildung von Eiswolken und gefrierendem Nebel

• Bildung von dünnen Frostfilmen an der Oberfläche


Unterschiedliche Gesteinsformationen


Trockene Flußbetten am Mars


Mündungskanäle am Mars

• große, tränenförmige Gebilde

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

gefüllt


Ausflußquelle im KanalRavi Vallis

• Wasser mit hoher Fließgeschwindigkeit

• keine Nebenflüsse• großer Wasserdruck• Wasser aus

gefrorenem Boden• Schichte stürzte ein• Brüche und Mulden


Umströmte Inseln

• Erosion des Schluchtensystems

• Wasser floß an Hindernissen vorbei

• Entstehung von umströmten Inseln

• Hinweis für katastrophale Überschwemmungen


Netze aus Flußtälern

• Verzweigungen und Nebenflüsse

• sehr kurze Flußnetze• hohe/niedrige Fließge-

schwindikeit• keinerlei Hinweise auf

eine Überschwemmung• aus Grundwasser gespeist


Überschwemmungen am Mars?

• Viking 1 Orbiter: Hinweise auf große Seen

• abgerundete Ende einer Schlucht

• Wände aus soliden Felsen • dazwischen liegende

Schichten aus Sedimenten


Überlagerung von Sedimenten

• Ränder von ehemaligen Ozeanen oder Seen?

• Bildung durch periodische Über-schwemmungen


„Splosh“ Krater

• typisch für alle Gegenden des Mars

• Meteoriten-Einschlag• glatte Umrandung• flüssiges Material

wurde hinausge-schleudert


Globaler Wasserzyklus

• periodisch auftretende Überschwemmungen

• Klimaerwärmung• Wasser gelangte in die

Atmosphäre• 2 Theorien, wie Wasser in

den Boden gelangte


Vergleich der Mars Missionen


Nasse und trockene Gebieteam Jupiter

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

– absinkende Luftbewegung

• Wet Spots: – in tieferen Schichten

– höhere Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre

– Wolkenbildung

– Wetteraktivität


Die Ozeane von Europa

• Mond von einer Eisschicht überzogen

• darunterliegende Wasserschicht vermutet

• Oberfläche von Furchen und Spalten


Innerer Aufbau von Europa

• Kern aus Eisen und Nickel

• Gesteinsmantel• Kruste aus

Wasser• Überzug aus

Eis


Brüche im Eis

• dünne Eisdecke• Wasser durch

Gezeiten aufgewärmt• Vermutung von

aktiven Vulkanen• Zirkulation eines

warmen Ozeans


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

• Sonde als Miniatur-U-Boot


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


NASA´s Kuiper Airborne Oberservatory (KAO)

• in großer Höhe fliegendes Flugzeug

• 90cm Teleskop• oberhalb der Wasser-

dampfatmosphäre• Messungen im infra-

roten Spektralbereich


Io & Jupiter


Regnet es auf Saturn?

• Hubble Space Teleskop• Ringe bestehen aus

Wassereis• von Wasserdampf

umgeben• Wasser fällt von den

inneren Ringen auf Saturn


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


Eiswasser auf Enceladus?

• vermutetes Vorkommen von kristallinem Eis

• reflektierende Eigenschaften

• Überschwemmungen in der Vergangenheit?

• aktive Geysire• Wasser unter der Ober-

fläche?


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


Titan - Huygens Sonde

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

Leben?• Antworten:

Hygens Sonde (2004) der Cassini Mission


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


Oberon

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

vulkanische Aktivität• schmutziges Wasser

füllten die Risse der Krater auf


Titania

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

– Mondinnere fror zu und dehnte sich dabei aus

– Kruste brach auseinander


Umbriel

• relativ dunkle Oberfläche

• keine Vulkane• aber Krater• Spektralanalyse der

Voyager 2:

Oberfläche besteht aus Wassereis


Ariel

• Bilder erinnern an Marsoberfläche

• Fülle von verzweigten Tälern– aus Gletscher

– aus Rissen brechendes Eis

• war geologisch sehr aktiv


Miranda• charakteristische,

geologische Merkmale• Furchen entlang der

gesamten Oberfläche• Zusammensetzung noch

unbekannt• mögliche Erklärung der

Oberfläche durch ein Inneres aus Gestein und Eis


Unterschiedliche Formen von Eis auf

Neptun ...

• wage Vermutungen• Eis aus Kohlenstoff,

Stickstoff und Sauerstoff in Verbindung mit Wasserstoff

• bisher keinerlei Beweise


… und Triton

• ähnliche Zusammensetzung wie Pluto

• Hinweise auf gefrorenes CO

und CO2

• kein Nachweis von Wassereis


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


… und Charon

• besteht hauptsächlich aus Wassereis

• geringer Anteil an Gesteinen


Kometen

• kleine, unregelmäßig geformte Körper

• Ursprung:

Oortsche Wolke• Mischung aus Gestein und

gefrorenen Gasen• die Hälfte ihrer

Bestandteile ist Wasser


Ende

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