Unterwasserschnee gibt Hinweise auf die eisige Hülle Europas

Unter der dicken Eiskruste Europas befindet sich ein gewaltiger, globaler Ozean, in dem der Schnee aufwärts auf umgekehrte Eisgipfel und untergetauchte Schluchten schwimmt. Es ist bekannt, dass der bizarre Unterwasserschnee unter Schelfeis auf der Erde auftritt, aber eine neue Studie zeigt, dass dasselbe wahrscheinlich für den Jupitermond gilt, wo er eine Rolle beim Aufbau seiner Eishülle spielen könnte.

Der Unterwasserschnee ist viel reiner als andere Eisarten, was bedeutet, dass Europas Eispanzer viel weniger salzig sein könnte als bisher angenommen. Das ist wichtig für Missionswissenschaftler, die das NASA-Raumschiff Europa Clipper vorbereiten, das mithilfe von Radar unter die Eishülle spähen wird, um zu sehen, ob Europas Ozean lebensfreundlich sein könnte. Die neuen Informationen werden von entscheidender Bedeutung sein, da im Eis eingeschlossenes Salz beeinflussen kann, was und wie tief das Radar in die Eisschale hineinsehen wird. Die Fähigkeit, vorherzusagen, woraus das Eis besteht, wird den Wissenschaftlern helfen, die Daten zu verstehen.

Die Studie, veröffentlicht in der August-Ausgabe der Zeitschrift Astrobiologie, wurde von der University of Texas at Austin geleitet, die auch die Entwicklung des eisdurchdringenden Radarinstruments von Europa Clipper leitet. Zu wissen, aus welcher Art von Eis Europas Schale besteht, wird auch dabei helfen, den Salzgehalt und die Bewohnbarkeit seines Ozeans zu entschlüsseln.

„Wenn wir Europa erkunden, interessieren uns der Salzgehalt und die Zusammensetzung des Ozeans, denn das ist eines der Dinge, die seine potenzielle Bewohnbarkeit oder sogar die Art des Lebens, das dort leben könnte, bestimmen werden“, sagte der Hauptautor der Studie Natalie Wolfenbarger, eine Doktorandin am Institute for Geophysics (UTIG) der University of Texas in der UT Jackson School of Geosciences.

Europa ist eine felsige Welt von der Größe des Erdmondes, die von einem globalen Ozean und einer kilometerdicken Eishülle umgeben ist. Frühere Studien deuten darauf hin, dass die Temperatur, der Druck und der Salzgehalt des Ozeans Europas, der dem Eis am nächsten liegt, ähnlich sind wie unter einem Schelfeis in der Antarktis.

Ausgestattet mit diesem Wissen untersuchte die neue Studie die zwei verschiedenen Arten, wie Wasser unter Schelfeis gefriert, Erstarrungseis und Frazil-Eis. Erstarrungseis wächst direkt unter dem Schelfeis. Frazil-Eis bildet sich in unterkühltem Meerwasser als Eisflocken, die durch das Wasser nach oben treiben und sich am Boden des Schelfeises absetzen.

Beide Wege machen Eis, das weniger salzig ist als Meerwasser, das Wolfenbarger herausfand, dass es noch weniger salzig wäre, wenn es auf die Größe und das Alter von Europas Eispanzer skaliert würde. Darüber hinaus könnte nach ihren Berechnungen Frazil-Eis – das nur einen winzigen Bruchteil des Salzes im Meerwasser hält – auf Europa sehr verbreitet sein. Das bedeutet, dass seine Eishülle um Größenordnungen reiner sein könnte als frühere Schätzungen. Dies wirkt sich auf alles aus, von seiner Stärke über die Art und Weise, wie sich Wärme durch es bewegt, bis hin zu Kräften, die eine Art Eistektonik antreiben könnten.

„Dieses Papier eröffnet eine ganze Reihe neuer Möglichkeiten, über Ozeanwelten und ihre Funktionsweise nachzudenken“, sagte Steve Vance, ein Forschungswissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, der nicht an der Studie beteiligt war. „Es bildet die Grundlage dafür, wie wir uns auf die Analyse des Eises durch Europa Clipper vorbereiten könnten.“

Laut Co-Autor Donald Blankenship, einem leitenden Forschungswissenschaftler bei UTIG und Hauptforscher für das eisdurchdringende Radarinstrument von Europa Clipper, ist die Forschung eine Bestätigung für die Verwendung der Erde als Modell zum Verständnis der Bewohnbarkeit Europas.

„Wir können die Erde nutzen, um die Bewohnbarkeit Europas zu bewerten, den Austausch von Verunreinigungen zwischen Eis und Ozean zu messen und herauszufinden, wo sich Wasser im Eis befindet“, sagte er.