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Enceladus: Woher kommt sein Methan?

Gängige abiotische Prozesse können Methanemission des Saturnmonds nicht erklären

Enceladus
Die Wasserdampf-Fontänen des Saturnmonds Enceladus enthalten überraschend viel Methan. Aber wo kommt es her? © NASA

Mysteriöse Methanquelle: Die Wasserdampffontänen des Saturnmonds Enceladus speien mehr Methan, als es gängige abiotische Prozesse erklären können. Chemische Reaktionen wie in den irdischen hydrothermalen Schloten allein könnten diese Menge nicht erzeugen, wie Forscher ermittelt haben. Demnach muss es im subglazialen Ozean des Monds entweder noch unbekannte abiotische Prozesse der Methansynthese geben – oder aber mikrobielles Leben.

Der Saturnmond Enceladus gilt schon länger als Kandidat für außerirdisches Leben. Denn unter seiner dicken Eiskruste schwappt ein von den Gezeitenkräften des Saturns aufgeheizter Ozean aus flüssigem Wasser. Im Südpolargebiet des Mondes treten Gase und Flüssigkeit aus diesem subglazialen Ozean in Form von kilometerhohen Fontänen zutage. Ihre Zusammensetzung verrät, dass das Wasser des Ozeans leicht salzig, alkalisch und mineralreich ist und dass es hydrothermale Schlote an seinem Grund geben könnte.

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Unter der Eiskruste von Enceladus liegen ein flüssiger Ozean und wahrscheinlich auch hydrothermale Schlote.© NASA/JPL-Caltech

Unklar war jedoch bislang die Frage, woher das von der NASA-Raumsonde Cassini in den Wasserdampf-Fontänen nachgewiesene Methan kommt. Denn die Methanwerte sind relativ hoch. „Wir wollten wissen: Könnten erdähnliche Mikroben, die Wasserstoff verzehren und Methan erzeugen, diese überraschend große Menge an Methan in den Enceladus-Fontänen erklären?“, sagt Koautor Regis Ferriere von der Universität Paris.

Zwei Szenarien – mit und ohne Leben

Für ihre Studie bildeten Ferriere, Erstautor Antonin Affholder und ihre Kollegen mithilfe eines geophysikalischen Modells zwei Szenarien nach: Im ersten entsteht das Methan auf abiotischem Wege, durch die sogenannte Serpentinisierung. Bei dieser unter anderem an hydrothermalen Schloten oder mittelozeanischen Rücken ablaufenden Reaktion wird Olivingestein in Serpentinit und andere Minerale umgesetzt. Dabei wird Wasserstoff gebildet, der dann mit CO2 zu Methan (CH4) reagiert. Allerdings verläuft diese abiotische Methanogenese nur langsam und mit geringer Rate.

Im zweiten Szenario wird dieser zweite Schritt von Mikroorganismen übernommen – ähnlich wie es an hydrothermalen Schloten auf der Erde geschieht. Sie sind gängiger Annahme nach für einen großen Teil des am irdischen Meeresgrund gebildeten Methans verantwortlich.

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Vereinbar mit mikrobiellem Leben….

Die Modellsimulation ergab: Selbst die bestmögliche und effektivste abiotische Produktion von Methan unter den für Enceladus angenommenen Bedingungen ist zu gering – und kann die Methanmenge in den Fontänen des Saturnmonds nicht erklären. „Die biologische Methanogenese ist hingegen kompatibel mit den Daten“, berichten die Forscher. „Damit können wir zumindest die Hypothese von Leben auf Enceladus nicht ausschließen.“

Doch Affholder und sein Team betonen, dass dies auch noch kein Beweis für die Existenz von Mikroben auf dem Saturnmond ist. Es zeige nur, dass dies prinzipiell möglich ist. Denkbar wäre aber auch, dass am Grund des subglazialen Ozeans von Enceladus noch andere, nicht berücksichtigte abiotische Prozesse ablaufen.

…oder doch unbekannte abiotische Prozesse?

Aber welche? Während auf der Erde Methangas auch aus fossilen Ablagerungen urzeitlicher Pflanzen- und Tierreste entstehen kann, wäre dies auf Enceladus extrem unwahrscheinlich. Allerdings könnte der Mond in seinem Inneren ein Reservoir primordialer organischer Substanzen besitzen, die er in der Frühzeit des Sonnensystems von Kometen erhielt, wie das Forscherteam erklärt.

„Letztlich läuft es darauf hinaus, dass wir die Wahrscheinlichkeit der verschiedenen Hypothesen bewerten müssen: Halten wir es für extrem unwahrscheinlich, dass es Leben auf Enceladus gibt, dann müssen solche alternativen abiotischen Prozesse an Gewicht gewinnen – egal wie fremdartig sie uns im Vergleich mit irdischen Prozessen erscheinen mögen“, konstatiert Ferriere. (Nature Astronomy, 2021; doi: 10.1038/s41550-021-01372-6)

Quelle: University of Arizona

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