Kompositionsheterogenitäten in Europa's äußerer Eisschale - eine skalen-gekoppelte, computergestützte Analyse

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Julia Kowalski; Dr. Ana-Catalina Plesa
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460819306

Die Eismonde des Jupiter- und Saturn-Systems sind in den Fokus der Wissenschaftsgemeinde gerückt, um a) die Entwicklung des Sonnensystems und b) das Habitabilitätspotenzial dieser Monde besser zu verstehen. Insbesondere deren innere Ozeane aus flüssigem Wasser, welche in Kontakt mit dem Silikatkern sein könnten (z. B. Europa), machen sie zu idealen Kandidaten für die Suche nach habitablen Umgebungen.Die sich heute darstellende Oberfläche von Eismonden, sowie deren innere Struktur sind das Ergebnis evolutionärer Prozesse. Von besonderem Interesse ist die Entwicklung der äußeren Eisschale, welche direkt an den darunter liegenden Ozean angrenzt. Ihre chemische Zusammensetzung (Salzverunreinigungen) kann sich aufgrund reaktiver Grenzflächenprozesse zwischen Eis und Wasser verändern, z.B. an der Eis-Ozean-Schnittstelle oder innerhalb von tektonischen oder kryovulkanischen Risssystemen. Gleichzeitig beeinflusst die Eisschale sowohl die Oberflächenmorphologie, als auch die Zusammensetzung des Ozeans durch konvektiven Materialtransport. Oberflächenheterogenitäten wurden bereits mit dem Galileo-Nahinfrarot-Spektrometer (NIMS) z. B. auf Ganymede, Europa und Callisto beobachtet. Allerdings ist bisher wenig über chemische Anomalien innerhalb der Eisschale bekannt. Diese könnten zur Bildung von Flüssigkeitstaschen führen, welche, je nach deren Langzeitstabilität, ihrerseits oberflächennahe, habitable Umgebungen darstellen.Jupiter’s Mond Europa ist ein besonders interessanter Kandidat für die Habitabilität des Sonnensystems. Zukünftige Messungen der ESA-Mission JUICE (geplanter Start 2022) und der NASA-Mission Europa Clipper (geplanter Start 2024) betreffen u.a. die Zusammensetzung von Nicht-Wassereis-Material an Europa‘s Oberfläche. Die Untersuchung kürzlich aktiver Oberflächenregionen wird dabei helfen Wechselwirkungen zwischen Oberfläche, Eisschale und Ozean zu verstehen. Zusätzliche Messungen der Dicke und Heterogenität der Eisschale, sowie der Detektion potentieller Flüssigkeitstaschen sind ebenfalls geplant. Ein besseres Verständnis der Entstehung und Entwicklung chemischer Heterogenitäten in Europa‘s Eisschale ist erforderlich, um eine zuverlässige Interpretation der Daten dieser bevorstehenden Weltraummissionen zu gewährleisten.Unser Ziel ist es die Bildung und Entwicklung chemischer Heterogenitäten in Europa‘s Eisschale mithilfe einer hybriden, skalen-gekoppelten numerischen Modellierung zu untersuchen, welche reaktiver Prozesse an der Eis-Ozean-Grenze mit globalen Konvektionsmodellen kombiniert, und es damit erlaubt die Vermischung und Verteilung chemischer Anomalien in der äußeren Eisschale zu verstehen. In diesem Projekt werden wir uns auf Europa‘s Eisschale konzentrieren. Es ist jedoch wichtig zu erwähnen, dass die zugrunde liegende Modellierungsstrategie bewusst allgemein gehalten ist. Wir planen daher in Zukunft unsere Studien auch auf andere Monde des Jupiter- und Saturnsystems zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen