Eiswelten mit salzigen Ozeanen
Unter Extrem-Druck zeigen Salzlösungen exotische Eigenschaften.
Forscher haben in den Laboren des Deutschen Geoforschungszentrums ein bislang unbekanntes Verhalten von wässrigen Lösungen beobachtet. In einer Diamantstempelpresse setzten sie Magnesiumsulfatlösungen unter hohen Druck. Ab etwa 0,2 Gigapascal, das entspricht ungefähr dem zweitausendfachen Luftdruck auf der Erdoberfläche, stellten sie eine Anomalie fest: Gelöstes Magnesiumsulfat trennt sich weniger als erwartet in Magnesium- und Sulfat-
Abb.: Diamantstempel-
„Deswegen kommt auf der Erde dieser Effekt nicht vor, in den Ozeanen ist der Druck nicht hoch genug. Und in Erdkruste und -mantel ist die Temperatur zu hoch. Er ist aber relevant für andere Himmelskörper, auf und in denen tiefe Ozeane vorkommen“, erläutert Christian Schmidt vom GFZ die Besonderheit der Ergebnisse.
Diese Erkenntnis kann beispielsweise bei der Erforschung des Zwergplaneten Pluto und der Jupiter- und Saturnmonde Ganymed, Kallisto und Titan, welche große Mengen an Wassereis und darunter vermutlich Ozeane besitzen, von Nutzen sein. Der Grund: Bei der Verwitterung der Magnesiumsilikate der Ozeanböden entsteht vor allem Magnesiumsulfat, das sich im Wasser löst. Wenn sich mehr Ionenpaare bilden, verwittert mehr Magnesiumsilikat als erwartet. „Die Ozeane unter den Eiswelten sind mithin wahrscheinlich salziger als bisher angenommen“, sagt Schmidt.
Abb.: Zerbrochene Eisschollen auf der Oberfläche des Jupitermonds Europa. Der Ozean unter dem Eis ist nach Erkenntnissen der GFZ-
Da die Ionenkonzentration die elektrische Leitfähigkeit von Lösungen bestimmt, trägt die Entdeckung auch zu einer besseren Interpretation magnetometrischer Daten bei, die bei der Untersuchung solcher Himmelskörper mit Raumsonden eine zentrale Rolle spielen. Ursache für die Anomalie ist eine Änderung der dynamischen Struktur, die durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen entsteht.
GFZ / RK
