Der Jupiter-Mond Io gilt als „eines der faszinierendsten Objekte im gesamten Sonnensystem“, so Forscher. Sie haben neue Erkenntnisse über das Innere des Mondes gewonnen.
Kein Mond in unserem Sonnensystem ist wahrscheinlich so chaotisch wie Io, der drittgrößte Mond des Planeten Jupiter. Der felsige Körper sieht aufgrund der ständigen, zahlreichen Eruptionen auf seiner Oberfläche aus wie eine Peperoni-Pizza. Die vulkanische Aktivität füllt den Himmel mit Schwefeldioxid und verändert ständig die Merkmale auf dem Boden. Es ist der vulkanisch aktivste Himmelskörper in unserer solaren Nachbarschaft und hat eine beeindruckende Bilanz für einen Ort, der nur geringfügig größer ist als unser eigener Mond.
„Io ist eines der faszinierendsten Objekte im gesamten Sonnensystem“, sagte Scott Bolton, ein Direktor am Southwest Research Institute. „Dieser Himmelskörper ist an beiden Polen und in der Mitte vollständig mit Vulkanen bedeckt, die ständig ausbrechen. Wie kann das wirklich passieren?“
Der vulkanische Ursprung von Io hat Wissenschaftler vor ein Rätsel gestellt. Viele dachten, dass sich unter der Oberfläche von Io ein globaler Magmaozean befindet, ein Merkmal, das in der frühen Entwicklung von Planetenkörpern in unserem Universum weit verbreitet gewesen sein könnte und die weite Verbreitung vulkanischer Aktivität erklären könnte.
Neue Daten der Raumsonde Juno, die in einer Entfernung von weniger als 1000 Meilen (ca. 1.609 km) von der Oberfläche des Io erfasst wurden, stützen jedoch eine andere Erklärung. Die Forschungsergebnisse, die in einer Studie in Nature veröffentlicht und am Donnerstag auf der Wissenschaftskonferenz der American Geophysical Union vorgestellt wurden, zeigen, dass die Hunderte von Vulkanen und Lavaseen des Mondes wahrscheinlich von einzelnen Magmaströmen gespeist werden – ähnlich wie auf der Erde.
Das Innere des Jupiter-Monds Io ausquetschen
Die Suche nach der Ursache für die Unbeständigkeit von Io beginnt bei Jupiter, so Bolton. Der Planet ist so groß, dass er die Gesamtmasse aller anderen Planeten in unserem Sonnensystem überwiegt. Ein so massereicher Planet würde auf einen winzigen Mond um ihn herum eine große Kraft ausüben. „Im Grunde quetscht Jupiter das Innere von Io heraus“, sagte Bolton, leitender Forscher der Raumsonde Juno.
Während Io um Jupiter kreist, bewegt er sich auf einer elliptischen Bahn; manchmal ist er dem Planeten nahe, manchmal weiter entfernt. Diese Stöße führen laut Nasa dazu, dass sich die Oberfläche von Io um bis zu 100 Meter ausbaucht oder einzieht. Es ist ähnlich wie bei unserem Mond, der die Gezeiten auf der Erde beeinflusst, nur dass die Gezeiten von Io viel größer sind und festen Boden und nicht Wasser beeinflussen.
Diese Stauchungen erwärmen das Innere von Io und erzeugen so viel Hitze, dass sein Inneres buchstäblich schmilzt und herausplatzt. Dies ist ein extremer Fall von Gezeitenbiegung, oder wenn die Reibung durch Gezeitenkräfte Wärme erzeugt. Es ist ähnlich, als würde man einen Gymnastikball aus Gummi stark zusammendrücken und dadurch Wärme erzeugen, so Bolton.
Gezeitenkräfte könnten dazu beitragen, bewohnbare Zonen jenseits der Erde zu schaffen
Gezeitenkräfte mögen wie ein technisches Konzept erscheinen, das nur Wissenschaftler begeistert, aber Bolton sagte, dass dieser Heizmechanismus dazu beitragen könnte, bewohnbare Zonen weiter von der Erde entfernt zu schaffen. Io mag für Menschen zu vulkanisch sein, um dort zu leben, aber einige der anderen Jupitermonde – Europa und Ganymed – könnten Orte sein, an denen man nach Anzeichen von Leben suchen könnte.
„Es ist eine Möglichkeit, Wärme zu erzeugen, wenn man nicht wirklich nah an der Sonne ist“, sagte Bolton. „Gezeitenkräfte eröffnen die Möglichkeit, die Energie zu gewinnen, die man benötigen würde“, um eine bewohnbare Welt außerhalb der Erde zu schaffen.
Auf der Suche nach einem globalen Magmaozean
Im Fall von Io haben Wissenschaftler die Theorie aufgestellt, dass diese Erhitzung so stark sein könnte, dass ein Großteil des Gesteinsinneren von Io schmilzt und so ein globaler Magmaozean unter der Oberfläche entsteht, was erklären würde, warum es so viele Vulkane gibt. „Dieser Prozess der Gezeitenbiegung wird enorme Energie erzeugen, die dazu führen kann, dass genug Wärme entsteht, um das Innere von Io zu schmelzen“, sagte Ryan Park, Mitautor der Studie, Juno-Mitforscher und Forscher bei der Nasa.
Um zu untersuchen, ob ein solcher globaler Ozean existiert, machten sich Bolton, Park und Kollegen daran, die Verformung auf der Oberfläche von Io zu messen, um mehr über seine innere Struktur zu erfahren. Wenn Io unter seiner Kruste eine gleichmäßige Flüssigkeitsschicht hätte (wie ein globaler Magmaozean), so Park, wäre seine Kruste viel leichter zu verformen – wie ein Wasserballon.
Das Team griff auf Daten von zwei nahen Vorbeiflügen der Nasa-Raumsonde Juno an Io vom Dezember 2023 und Februar 2024 zurück. Als sich die Raumsonde dem Mond bis auf 1500 Kilometer näherte, nutzten die Wissenschaftler zusätzliche Satellitennetzwerke auf der Erde, um Veränderungen der Beschleunigung um den Mond herum zu verfolgen und so Informationen über die Schwerkraft von Io zu erhalten. Sie verglichen die Vorbeiflugdaten auch mit Archivdaten der Galileo-Raumsonde und von Bodenteleskopen.
Sie stellten fest, dass die Verformung des Io nicht auf einen globalen Magmaozean hindeutete. Stattdessen ist es wie kleine Kapillaren, die an die Oberfläche kommen, wie auf der Erde. Das Fehlen eines globalen Magmaozeans auf Io zeichnet ein neues Bild davon, wie unser frühes Sonnensystem ausgesehen haben könnte, sagte Bolton. „Eine der grundlegenden Fragen war: ‚Okay, also, als es im Sonnensystem noch Gezeitenkräfte gab, wurden da häufig globale Ozeane gebildet?‘“, sagte Bolton. „Wir sehen das nicht als notwendig an.“
„Das muss jetzt in theoretische Studien darüber einfließen, wie die frühe Evolution funktioniert, wenn sich Sonnensysteme und andere Orte bilden“, fügte er hinzu. Das Rätsel, wie Io so vulkanisch wurde, besteht nach wie vor, obwohl Forscher der Meinung sind, dass es wahrscheinlich viele Faktoren gibt.
Die Nasa-Forscherin Heidi Becker, die ihre Arbeit auch auf der Pressekonferenz der American Geophysical Union am Donnerstag vorstellte, hob neue Bilder hervor, die Berge auf der gesamten Mondoberfläche zeigen. Sie fand Hinweise darauf, dass die tektonische Aktivität, die diese Berge geformt hat, auch bei der Entstehung von Vulkanen eine Rolle spielen könnte. „Io ist ein ziemlich ungewöhnlicher und sehr interessanter Ort“, sagte Becker.
Zur Autorin
Kasha Patel schreibt die wöchentliche Kolumne „Hidden Planet“, die sich mit wissenschaftlichen Themen rund um die Erde befasst, von unserem inneren Kern bis hin zu Weltraumstürmen, die auf unseren Planeten gerichtet sind. Sie berichtet auch über Wetter-, Klima- und Umweltnachrichten.
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Dieser Artikel war zuerst am 12. Dezember 2024 in englischer Sprache bei der „Washingtonpost.com“ erschienen – im Zuge einer Kooperation steht er nun in Übersetzung auch den Lesern der IPPEN.MEDIA-Portale zur Verfügung.