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