Wie lassen sich mögliche Spuren von Leben auf dem Saturnmond Enceladus nachweisen? Eine neue Studie unter Leitung von Frank Postberg von der Freien Universität Berlin liefert darauf neue Hinweise. Die Forschenden zeigen, dass sich Bestandteile des unterirdischen Ozeans während der Entstehung und Fragmentierung der Eispartikel voneinander trennen und in einzelnen Partikeln stark anreichern können. Grundlage der Untersuchung sind unter anderem Daten des Cosmic Dust Analyzers (CDA) der Cassini-Mission. Wissenschaftlicher Leiter des CDA ist Ralf Srama vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart, der auch Co-Autor der Studie ist.
Unter seiner Eiskruste verbirgt Enceladus einen globalen Ozean aus flüssigem Wasser. Aus Rissen am Südpol schießen Fontänen aus Wasserdampf und winzigen Eispartikeln mehrere hundert Kilometer weit ins All. Während der Cassini-Mission durchflog die Raumsonde diese Fontänen mehrfach und untersuchte ihre Zusammensetzung mit verschiedenen Instrumenten, darunter dem Cosmic Dust Analyzer (CDA). Der wissenschaftliche Betrieb des CDA wurde von Ralf Srama koordiniert. Sein Team am IRS war zudem maßgeblich an der Kalibration und Prozessierung der Messdaten sowie an der Pflege der CDA-Datenbank beteiligt.
Enceladus übernimmt die Probenvorbereitung
Die neue Studie Cassini CDA observes compositional segregation of Enceladus’ ice grains from slow freezing and fragmentation of oceanic spray zeigt, dass die ausgestoßenen Eispartikel nicht einfach eine unveränderte Probe des Ozeans darstellen. Vielmehr können die Prozesse bei deren Entstehung dazu führen, dass sich verschiedene Bestandteile des Ozeanwassers voneinander trennen und in einzelnen Eispartikeln stark anreichern.
Aus dem Ozean aufsteigende Gasblasen erzeugen beim Platzen an der Oberfläche Tröpfchen, die dann getragen von Wasserdampf durch die Risse in der Eiskruste ins All gelangen. Anders als bislang angenommen, gefrieren diese Tröpfchen offenbar nicht schlagartig, sondern langsam. Während des Gefrierens können sich gelöste Stoffe an unterschiedlichen Stellen innerhalb des Eises konzentrieren. Dabei werden beispielsweise verschiedene Salzarten voneinander getrennt, aber auch organische Bestandteile können sich unterschiedlich im gefrierenden Tröpfchen verteilen. Auf ihrem Weg durch die Eisspalten werden die gefrorenen Tröpfchen stark beschleunigt. Beim Aufprall auf die Wände können sie zerbrechen und in wenige Mikrometer große Eispartikel fragmentieren. Dadurch können einzelne Partikel jeweils einen bestimmten Bestandteil des ursprünglichen Ozeantröpfchens in vergleichsweiser hoher Konzentration enthalten.
„Enceladus übernimmt damit gewissermaßen einen Teil der Probenvorbereitung, für die wir in einem chemischen Labor auf der Erde erheblichen Aufwand betreiben würden“, sagt Studienleiter Frank Postberg. „Die Bestandteile des Ozeans werden voneinander getrennt und zugleich in einzelnen Eispartikeln stark angereichert.“
Für die Forschung ist dieser Effekt besonders interessant: Die einzelnen Eispartikel können dadurch gewissermaßen als unterschiedlich zusammengesetzte, natürliche Teile des Enceladus-Ozeans betrachtet werden.
Eine Chance für die Suche nach Biosignaturen
Diese natürliche „Probenaufbereitung“ könnte auch die Suche nach Spuren von Leben erleichtern. Sollte sich beispielsweise mikrobielles Material im Ozean von Enceladus befinden, könnte es beim Gefrieren eines Tröpfchens von anderen Bestandteilen getrennt und anschließend durch die Fragmentierung in einzelnen Eispartikeln angereichert werden.
Für einen zukünftigen Detektor bedeutet das: Nur einige Partikel würden möglicherweise biologische Spuren enthalten. Diese könnten jedoch eine vergleichsweise hohe Konzentration an biologischem Material aufweisen und damit besonders aussagekräftige Massenspektren liefern. „Die Cassini-Daten zeigen uns, wie komplex die Prozesse sind, die aus dem Ozean von Enceladus einzelne Eispartikel entstehen lassen. Für zukünftige Missionen ist es entscheidend zu verstehen, welche Signaturen wir dabei in den Messdaten erwarten können und was sie uns über den Ozean erzählen“, sagt Ralf Srama.
Vom Cassini-Datensatz zu zukünftigen Enceladus-Missionen
Die Ergebnisse sind auch für die Vorbereitung der geplanten ESA-L4-Mission zu Enceladus von Bedeutung. Die Mission soll unter anderem die Zusammensetzung der aus dem unterirdischen Ozean stammenden Partikel genauer untersuchen und nach Hinweisen auf die Bewohnbarkeit des Mondes und mögliche Biosignaturen suchen. In diesem Zusammenhang arbeiten die Gruppen von Frank Postberg und Ralf Srama bereits gemeinsam an der experimentellen Grundlage für zukünftige Messungen. Am Staubbeschleuniger des IRS wurden dazu Experimente durchgeführt, bei denen von Postberg bereitgestellte, beschichtete Bakterien auf kosmische Geschwindigkeiten beschleunigt und mit einem Detektor untersucht wurden.
Die Experimente sollen unter anderem zeigen, welche Molekülfragmente und spektralen Signaturen biologisches Material bei einem Hochgeschwindigkeitsaufprall hinterlässt. Damit lässt sich untersuchen, wie sich mögliche mikrobielle Spuren in den Massenspektren eines zukünftigen Staubdetektors erkennen lassen. Die Arbeiten schlagen damit eine direkte Brücke zwischen den Erfahrungen aus der Cassini-Mission und der nächsten Generation von Enceladus-Missionen: Die CDA-Daten zeigen, welche Informationen sich aus einzelnen Eispartikeln gewinnen lassen. Die gemeinsamen Laboruntersuchungen helfen nun dabei, besser zu verstehen, wie sich möglicherweise vorhandenes biologisches Material in solchen Partikeln anhand seiner Messsignaturen identifizieren lässt.
Damit leisten die Arbeiten am IRS gemeinsam mit der Forschungsgruppe von Frank Postberg einen wichtigen Beitrag zur Vorbereitung der zukünftigen Suche nach Leben im Enceladus-Ozean.
Weitere Links zur News:
- Saturnmond Enceladus: Gute Nachrichten für die Suche nach Leben im All, Pressemitteilung Freie Universität Berlin, 25. September 2026
- Cassini CDA observes compositional segregation of Enceladus’ ice grains from slow freezing and fragmentation of oceanic spray, Frank Postberg et al., Science Advances, 25. September 2026 (DOI : 10.1226/sciadv.aee7256)
- Habitability as a fundamental planetary process, Homepage des SFB 1759
Kontakt
- Dr. Frank Postberg
Freie Universität Berlin
E-Mail: frank.postberg@fu-berlin.de
Tel.: +49 30 838 70508 - Dr. Ralf Srama
Universität Stuttgart
E-Mail: srama@irs.uni-stuttgart.de
Tel.: +49 711 685 62511
Luft- und Raumfahrtforschung an der Universität Stuttgart
Die Stuttgarter Luft- und Raumfahrt ist eine bundesweit einzigartige interdisziplinäre Ideenschmiede für Schlüsseltechnologien im All und auf der Erde. Forschende der Universität Stuttgart bündeln Expertisen auf den Gebieten der Klima- und Energieforschung, Kommunikationstechnologie, Antriebstechnik sowie des KI-basierten Fliegens. Ein zentraler Schwerpunkt ist die Erforschung nachhaltiger technologischer Lösungen, die die ökologischen Auswirkungen der Luft- und Raumfahrt minimieren sollen. Geforscht wird interdisziplinär und im engen Dialog mit regionalen und internationalen Partnern aus Wissenschaft und Industrie, etwa im Rahmen der Sonderforschungsbereiche ATLAS (SFB 1667) und SynTrac (SFB-TRR 364). Als Partner von THE Aerospace LÄND trägt die Universität Stuttgart zur Umsetzung der baden-württembergischen Landesstrategie bei, die Luft- und Raumfahrt bis 2050 nachhaltig, digital und kooperativ zu machen. Ihren Studierenden bietet die Universität eine fundierte ingenieurwissenschaftliche und anwendungsorientierte Ausbildung. In der Nachwuchsförderung kooperiert sie mit der „Zukunftsoffensive Luft- und Raumfahrt-Nachwuchs“, einer Initiative des Landes Baden-Württembergs, die sich für die Stärkung der Nachwuchsförderung in den MINT-Fächern engagiert.