Tidally Heated Moon

Gezeitenheizung (tidal heating) entsteht, wenn die Gravitation eines nahen Gasriesen einen Mond periodisch verformt, das Gestein und Eis wird geknetet, und die innere Reibung erzeugt Wärme. Der extremste Fall ist Io: Jupiters innerster großer Mond wird so stark aufgeheizt, dass er der vulkanisch aktivste Körper im Sonnensystem ist, mit über 400 aktiven Vulkanen und Lavafontänen bis 400 km Höhe.

Bei Europa und Enceladus ist die Gezeitenheizung schwächer, aber ausreichend, um unter der Eiskruste flüssige Ozeane zu erhalten. Die Orbitalresonanz spielt eine Schlüsselrolle: Io, Europa und Ganymed stehen im 1:2:4-Verhältnis, jedes Mal, wenn Ganymed einmal um Jupiter kreist, umkreist Europa ihn zweimal und Io viermal. Diese Resonanz hält die Umlaufbahnen leicht elliptisch und damit die Gezeitenheizung aufrecht.

Für die Astrobiologie bedeutet Gezeitenheizung, dass flüssiges Wasser weit jenseits der klassischen habitablen Zone existieren kann, überall im Universum, wo ein großer Planet kleine Monde in Orbitalresonanz hält.

In Stephen Baxters Titan (1997) und Ben Bovas Jupiter (2001) ist die Gezeitenphysik der Jupiter-Monde ein zentrales Handlungselement.

Gerade die Gezeitenheizung hat das Konzept der Bewohnbarkeit von der Sonne entkoppelt. In der klassischen Vorstellung braucht flüssiges Wasser die richtige Entfernung zu einem Stern, doch Io, Europa und Enceladus zeigen, dass eine ganz andere Energiequelle genügt: die unermüdliche Knetarbeit der Gravitation eines Gasriesen. Entscheidend ist dabei die Orbitalresonanz, denn ohne die wechselseitige gravitative Anregung der Nachbarmonde würden sich die Umlaufbahnen mit der Zeit kreisförmig glätten und die Heizung käme zum Erliegen. Diese Erkenntnis erweitert die Zahl möglicher Lebensräume enorm, denn Gasriesen mit Mondsystemen sind in der Galaxis vermutlich allgegenwärtig, auch weit außerhalb jeder habitablen Zone und sogar bei Planeten, die frei durchs All treiben. Damit könnte das häufigste Reservoir für flüssiges Wasser im Universum gar nicht auf sonnenbeschienenen Oberflächen liegen, sondern verborgen unter dem Eis kleiner Monde, beheizt von den Gezeiten ihrer riesigen Mutterplaneten.