Jupitermond: Io ist seit seiner Entstehung vulkanisch aktiv
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Jupitermond: Io ist seit seiner Entstehung vulkanisch aktiv
Lange Zeit war unklar, seit wann der Jupitermond Io eine vulkanisch aktive Welt ist. Die Untersuchung seiner Atmosphäre durch das Alma-Teleskop gibt einen Einblick in seine Vergangenheit.
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Der vulkanisch aktivste Körper des Sonnensystems ist seit mindestens 4,57 Milliarden Jahren und damit seit seiner Entstehung in Aufruhr: der Jupitermond Io. Zu diesem Ergebnis kommt eine Forschungsgruppe, die den Mond mit dem Alma-Radioteleskop (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) auf schwefel- und chlorhaltige Moleküle in der Atmosphäre untersucht hat.
Erst kürzlich veröffentlichte die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa ein Bild der Juno-Raumsonde von zwei gleichzeitigen Vulkanausbrüchen auf Io. Zudem generierte ein Nasa-Team aus den Daten der Sonde ein Video eines Überflugs über den Himmelskörper. Doch seit wann ist dieser Mond so vulkanisch aktiv?
"Die Lavaströme und vulkanischen Ablagerungen verdecken alle Merkmale, die älter als etwa eine Million Jahre sind", erklärte Teamleiterin Katherine de Kleer von Caltech gegenüber Space.com. "Daher war es bisher nicht möglich, etwas über die vulkanische Geschichte von Io jenseits der letzten Million Jahre zu erfahren, was aus geologischer Sicht sehr jung ist."
Umlaufzeit beeinflusst den Vulkanismus auf Io
Durch Computersimulationen ist bekannt, dass die Jupitermonde Io, Europa und Ganymed vermutlich bereits während ihrer Entstehung in ihre derzeitige resonante Umlaufbahnkonfiguration eingefangen wurden. Der ******* Vulkanismus von Io hängt von der genauen Anordnung der drei Monde und dem rhythmischen Gravitationstanz ab, in dem sie Jupiter umkreisen.
Die orbitale Resonanz bedeutet, dass ihre Umlaufzeiten ein ganzzahliges Vielfaches voneinander sind. "Auf jeweils vier Umläufe von Io kommen genau zwei Umläufe von Europa und ein Umlauf von Ganymed. Das bedeutet, dass sich die Monde untereinander stets an der gleichen Stelle der Umlaufbahn gravitativ beeinflussen und sich die Bahnen von Kreisen zu Ellipsen verzerren", erklärte de Kleer.
Jedoch verändert sich der Abstand zum Wirtsplaneten Jupiter während der Umrundung. Entsprechend bekommt Io die wechselnde Schwerkraft von Jupiter zu spüren, was letztendlich zu starken Gezeiten auf dem Mond führt. Die Form von Io wird bei jedem Umlauf (die Dauer beträgt nur 1,8 Tage) gestaucht und gedehnt. Dadurch entsteht Reibung in seinem Mantel, die genug Hitze erzeugt, um Gestein zu schmelzen.
Die Anziehungskraft von Jupiter, Europa und Ganymed auf Io erzeugt Gezeitenkräfte, die so stark sind, dass sie die Oberfläche des Mondes um bis zu 100 Meter heben und senken können.
Die Untersuchung der Atmosphäre
Sowohl bei schwefel- als auch chlorhaltigen Molekülen fand das Team eine höhere Konzentration schwerer Isotope, verglichen mit den Durchschnittswerten im gesamten Sonnensystem.
Der Vulkanismus auf Io führt dazu, dass das Material kontinuierlich zwischen dem Inneren des Mondes und seiner Atmosphäre umgewälzt wird. Infolgedessen verlor der Jupitermond 94 bis 96 Prozent seiner leichteren Schwefelisotope. Laut dem Forschungsteam ist dies nur möglich, wenn es Milliarden Jahre Vulkanismus gab, der bis zur Entstehung von Io zurückreicht.
"Als nächstes würde ich gerne wissen, ob Io einst wie seine Nachbarn Europa und Ganymed einen Wasserozean und eine Eiskruste besaß, die dann durch Vulkanismus oder auf andere Weise zerstört wurden", ergänzte de Kleer abschließend.
Zur Studie
Die Forschungsergebnisse wurden am 18. April 2024 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht: Isotopic evidence of long-lived volcanism on Io (Isotopische Hinweise auf langlebigen Vulkanismus auf Io).
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