Eissonde SUSI soll zum Jupiter-Mond Europa

Wissenschaftler entwickeln derzeit eine Sonde, um das Wasser unter dicken Eisschichten (subglaziale Seen) beproben zu können. SUSI (Sonde Under Shelf Ice) soll zuerst in der Antarktis getestet werden.

Danach wollen die Forscher sie auf dem Jupiter-„Eismond“ Europa einsetzen. Ihr Interesse gilt dabei besonders der biologischen Aktivität oder Lebensspuren und den physikalischen Aspekten des Lebensraums unter dem Eis.

SUSI wurde unter der Leitung von Dr. Helmut Tüg aus der Meeresphysik und Messtechnik und Dr. Thomas Mock aus der Meereisgruppe zur Erforschung von antarktischen subglazialen Seen, wie dem Wostoksee, am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) entwickelt. Die Sonde ist im Stande sich durch Schelfeis von bis zu 1000 Meter Dicke zu schmelzen. In Zusammenarbeit mit der Open University in Milton Keynes, Großbritannien, wird die Sonde jetzt unter der Leitung von Dr. Jens Biele und Dr. Stephan Ulamec vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln für extraterrestrische Einsätze umgebaut.

Der Eismond Europa

Die Raumsonde Galileo entdeckte Hinweise auf einen subglazialen Ozean auf dem Jupiter-Mond Europa. Die Struktur und chemische Zusammensetzung dieses Ozeans haben viel Aufmerksamkeit regt, und dessen Erforschung ist ein wichtiges Ziel in der Astronomie und Astrobiologie. Die NASA plant zurzeit einen Satelliten (Jupiter Icy Moon Orbiter), der die Eismonde des Jupiter mittels Fernerkundung genauer untersuchen soll. Der Satellit soll frühestens 2017 gestartet werden und könnte eventuell auch eine Eissonde wie SUSI mitnehmen.

Tests in der Antarktis geplant

Subglaziale Seen auf der Erde besitzen viele Ähnlichkeiten mit dem subglazialen Ozean auf dem Mond Europa. Deswegen sind, bevor es nach Europa geht, zunächst Tests zu der Erforschung von antarktischen subglazialen Seen wie dem Wostoksee in der Antarktis anvisiert. Hierfür ist eine kleine Sonde für die Probenahme von Wasser vorgesehen. Sobald die Sonde das Wasser unterhalb des Eises erreicht – typische Einschmelzgeschwindigkeiten der Sonde liegen bei einem Meter pro Stunde – sollte der Druckunterschied zwischen Eisschicht und Wassersäule einen Mechanismus für die Probenahme auslösen. Nachdem der Ballast abgeworfen ist, schmilzt die Sonde sich wieder durch das Eis nach oben. Wenn die Sonde an der Eisoberfläche erscheint, können die Wissenschaftler sie mithilfe eines Peilsenders finden und bergen. Zusätzlich zu den in dem Schmelzkopf montierten Mikrosensoren für Sauerstoff-, pH (Säuregrad)- und Temperaturmessungen, soll SUSI mit einem Mikrobiophotometer und einem Massenspektrometer von sehr geringem Gewicht ausgerüstet werden.

Schwierigkeiten bei der Beprobung auf Jupiter-Mond

Ein paar Probleme gibt es aber noch zu lösen. Dadurch, dass die Struktur des Eises nicht gleichmäßig aufgebaut ist, könnte die Sonde sich leicht neigen oder sogar umkippen. In Laborversuchen konnten die Forscher die Neigung während des Schmelzens aber jetzt kontrollieren. Auch die Stromversorgung für die Heizung stellt noch ein Problem dar. Die Stromversorgung und die Gewinnung der Daten geschieht zurzeit über eine Kabelverbindung, was jedoch bei extraterrestrischen Einsätzen nicht praktikabel wäre. Die Wissenschaftler denken jetzt über eine autonome Energieversorgung nach. So könnte zum Beispiel die Zerfallswärme von radioaktiven Isotopen als Energiequelle genutzt werden.

„Die Schwierigkeit bei der Beprobung auf Europa wird die Landung und der Beginn des Einschmelzens ohne Atmosphäre sein. Dies findet bei sehr niedrigen Temperaturen (bis zu -220°C an der Oberfläche) und starker Strahlung statt, vor der die Apparatur geschützt werden muss“, erklärt Dr. Thomas Mock. Die Dicke der Eisschicht auf Europa ist nicht bekannt, aber wird auf bis zu 50 Kilometer geschätzt. Es wird also wichtig sein, eine Stelle zu finden, wo das Eis nicht zu dick ist für die Sonde.

Das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Das AWI koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher „Polarstern“ für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das AWI ist eines der fünfzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Hinweis an Redaktionen:
Ihre Ansprechpartnerin ist Dr. Ingrid Zondervan (Presse- und Öffentlichkeitsarbeit; izondervan@awi-bremerhaven.de; Tel: 0471-4831-1680). Für nähere Information siehe: J. Biele et al., „Melting Probes at Lake Vostok and Europa“,ESA Proceedings, SP-518: 252-260, 2002.