Simulationen haben gezeigt, dass große Eismonde selbst nach gewaltigen Kollisionen, die sie zerstören, wieder entstehen und dabei globale Ozeane aus flüssigem Wasser bewahren können. Diese Erkenntnisse wurden von einem Forschungsteam unter der Leitung von Marc Neveu von der University of Maryland veröffentlicht.
Simulationen zeigen Widerstandsfähigkeit von Eismonden
Die äußeren Planeten des Sonnensystems sind von gefrorenen Monden umgeben, die möglicherweise Ozeane aus flüssigem Wasser unter ihrer Oberfläche beherbergen. Diese Monde wurden im Laufe ihrer 4,5 Milliarden Jahre langen Geschichte von zahlreichen Einschlägen getroffen, von denen einige groß genug waren, um sie vollständig zu zerstören. Ein Beispiel dafür ist der Saturnmond Iapetus, der als Überrest eines zerstörten Mondes gilt. In einigen Fällen können sich die beschädigten Monde durch ihre eigene Schwerkraft wieder zusammensetzen, wie es bei Uranus‘ Mond Miranda der Fall zu sein scheint.
Das Forschungsteam, zu dem auch Wissenschaftler des Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, und des Weizmann Institute in Israel gehören, führte detaillierte Simulationen durch, um herauszufinden, ob solche gewaltigen Kollisionen die Wahrscheinlichkeit beeinflussen, dass ein Eismond einen inneren Ozean besitzt. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Eismond, wenn er groß genug ist, selbst nach den größten Kollisionen einen unterirdischen Ozean behalten kann.
Größe der Monde entscheidend für Ozeanerhaltung
Die Simulationen konzentrierten sich auf Monde mit zwei verschiedenen Größen: 1.000 Kilometer und 2.000 Kilometer im Durchmesser. Eine Art von Simulation beschrieb, was passiert, wenn ein großer Einschlag einen Mond zerstört, wie er zerbricht, schmilzt und sich dann durch die gegenseitige Anziehungskraft wieder zusammensetzt. Die zweite Art von Simulation modellierte das Innere jedes Mondes über 4,5 Milliarden Jahre und zeigte, wie Wärme aus dem Kern entweicht, um eine Schicht aus flüssigem Wasser warm zu halten.
Die Ergebnisse zeigten, dass Monde mit einem Durchmesser von weniger als 1.000 Kilometern nach einem katastrophalen Einschlag wahrscheinlich keinen Ozean behalten können. Bei größeren Monden kann der Ozean jedoch nach einer Kollision sogar tiefer werden, da die Energie des Aufpralls in zusätzliche Wärme umgewandelt wird, die den bestehenden Ozean für einige Milliarden Jahre verdicken kann.
Ein Beispiel für einen Mond, der möglicherweise nach einem Einschlag wieder entstanden ist, ist der Saturnmond Rhea. Mit einem Durchmesser von 1.528 Kilometern zeigen seine Krater Anzeichen von Schmelzvorgängen, was auf eine innere Wärmequelle hindeuten könnte. Neveu vermutet, dass ein früherer Einschlag einen inneren Ozean gefördert haben könnte, was das Aussehen des Mondes erklären würde.
Neben den Einschlagssimulationen spielt auch die Gezeitenheizung durch einen Riesenplaneten eine Rolle. Kleine Monde, die nahe genug an ihrem Mutterplaneten sind, können durch starke Gezeitenkräfte warm gehalten werden, wie es bei Saturnmond Enceladus der Fall ist.
Neveu hofft, dass zukünftige Simulationen so detailliert werden, dass sie die Entwicklung von Eismonden in Planetensystemen wie unserem nachvollziehen können. Die Ergebnisse der Studie wurden am 20. August in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
- Quelle: Nature Astronomy, 20. August 2023
- Autor: Keith Cooper