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Phosphor ist Teil der DNA, die die Erbinformation aller Lebewesen trägt, und somit ein essenzieller Baustein für das Leben. Gemeinsam mit Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel zählt Phosphor zu den fundamentalen Bausteinen für biologische Strukturen und Prozesse und ist daher ein entscheidender Faktor bei der Suche nach außerirdischem Leben. Im Sonnensystem ist Phosphor allerdings vergleichsweise selten.
Bei der Suche nach Leben in unserem Sonnensystem sind zuletzt die Eismonde der Planeten Jupiter und Saturn in den Mittelpunkt der Wissenschaft gerückt. Vom vollständig mit Eis bedeckten Saturnmond Enceladus wurde 2023 Phosphor in den Eispartikeln, die aus dem Inneren des Eismondes austreten, gefunden. Mit dem Fund vom Jupitermond Io hat sich nun auch gezeigt, dass dieses Element auch in den extrem lebensfeindlichen, vulkanischen Umgebungen des inneren Jupitersystems vorhanden ist, wie die internationalen Studienautoren unter der Leitung des Grazer IWF festhielten.
"Die Entdeckung von Phosphor könnte wichtige Einblicke in die potenzielle Lebensfreundlichkeit der benachbarten Eismonde Europa, Ganymed und Kallisto liefern", erläuterte Helmut Lammer. Er hat als Co-Autor der jüngsten Publikation der Ergebnisse in der europäischen Fachzeitschrift "Astronomy and Astrophysics" mitgewirkt und ist Leiter der Forschungsgruppe Planetenphysik im Sonnensystem.
Der Phosphor-Fund gelang den Wissenschaftern über Auswertung von Daten von Io-Vorbeiflügen der Galileo-Sonde aus den Jahren 1995 bis 2001, wie Martin Volwerk, Erstautor der Studie, erklärte. Dazu zogen die Forschenden nicht wie sonst üblich Daten eines Teilchendetektors heran, sondern solche eines Magnetfeldmessgeräts. Sie können dabei helfen, die Ionenspezies und -dichte rund um Planeten oder Kometen zu bestimmen. Die Entwicklung und der Bau von Magnetometern hat am IWF eine lange Tradition.
Wie erwartet, fand das Team schwefelhaltige Moleküle, aber auch andere Elemente, darunter auch den bis jetzt noch nicht detektierten Phosphor auf dem rund 420.000 Kilometer von Jupiter entfernten Mond. "Natürlich gibt es mehr Elemente an der Oberfläche und im Inneren von Io als nur Schwefel. Leichtere Elemente wie Chlor, Kalium und Silizium sind auch vorhanden und zeigen ihre Signale in den Powerspektren. Diese Elemente waren schon bekannt, aber Wellen von einem Teilchen mit Masse 31 weisen auf Phosphor hin, der bisher noch nie auf Io gemessen wurde", betonte IWF-Plasmaphysiker und Co-Autor Daniel Schmid.
Sollte es sich bei dem entdeckten Element mit der Massenzahl 31 um Phosphor handeln, könnte das ein wichtiger Hinweis auch auf die potenzielle Lebensfreundlichkeit der benachbarten Eismonde Europa, Ganymed und Kallisto sein. Zukünftige Untersuchungen mit der ESA-Mission JUICE sollen nun mithelfen, zu klären, wie viel Phosphor über Milliarden Jahre von Io auf die benachbarten Eismonde transportiert wurde und wie dieses essenzielle Element im Jupitersystem verteilt ist bzw. zirkuliert. Grazer Experimentalphysiker haben auch dafür einen Sensor entwickelt, der mithilfe der Quantenphysik kleinste Magnetfelder im Weltraum vermessen kann. Die NASA-Sonde Europa Clipper wird das für den Jupitermond Europa klären.
(S E R V I C E - M. Volwerk, et al.: Pick-up-generated ion cyclotron waves around Io, Astronomy & Astrophysics, doi.org/10.1051/0004-6361/202556518, 2026)
GRAZ - ÖSTERREICH: FOTO: APA/NASA, NASA-JPL, University of Arizona
