Tektonik: Io besitzt eine Magmaschicht

Längst gehört die aktive Erkundungszeit der US-amerikanischen Raumsonde Galileo bei Jupiter und seinen Monden der Vergangenheit an. Im Jahr 2003 endete ihre vierzehnjährige Mission. Doch was sich aus den Daten, die Galileo in dieser Zeit sammelte, herauslesen lässt, wirkt bis heute nach – denn die Sonde enthüllte nun noch die Intensität der vulkanischen Aktivitäten auf dem Jupitermond Io und fand Hinweise, dass sich unter den eisigen Oberflächen der Galileischen Monde Europa, Ganymed und Kallisto ausgedehnte Meere aus flüssigem Salzwasser befinden.

Das Innere des Jupitermonds Io | So soll die innere Struktur von Io einer neuen Studie zufolge aussehen: Unterhalb der 30 bis 50 Kilometer dünnen Kruste (graue Linie) befindet sich eine globale Magmaschicht (Asthenosphäre), die mehr als 50 Kilometer dick und zu einem Anteil von mindestens 20 Prozent aufgeschmolzen ist (orangebraune Färbung). Die hellblauen Linien, die den Mond durchziehen, stellen das Magnetfeld von Jupiter dar. Die hohe elektrische Leitfähigkeit der Asthenosphäre hindert die zeitlich variierende horizontale Komponente des Magnetfelds daran, in den Mantel vorzustoßen. Das beinahe konstante vertikale Magnetfeld hingegen durchdringt den stark magnesium- und eisenhaltigen Mantel (goldgelbe Färbung), der mehr als 1200 Grad Celsius heiß ist. Der Kern (silbrige Färbung) weist einen Radius von 600 bis 900 Kilometern auf.

Der aktive Vulkanismus von Io weckte das Interesse eines US-amerikanischen Forscherteams um den Geophysiker Krishan Khurana von der University of California in Los Angeles. Er und seine Kollegen nahmen eine neue Analyse der Messungen vor, die Galileo einst durchführte: Ihre Ergebnisse untermauern die Theorie, dass sich im Inneren von Io ein Ozean aus flüssigem Magma befindet.

Auf seiner leicht elliptischen Bahn um Jupiter erfährt er wegen der starken gravitativen Wirkung des Planeten Gezeitenkräfte, die sich in Deformationen der festen Oberfläche äußern. Da Io den Jupiter in einer gebundenen Rotation umläuft und ihm immer die gleiche Seite zeigt, ist die absolute Stärke der Gezeitenkräfte nicht relevant. Entscheidend ist, dass die Abstände zwischen Io und Jupiter aufgrund der Exzentrizität der Bahn variieren und damit auch die Gezeitenkräfte. Es entstehen periodisch wandernde Gezeitenberge, die sich bis zu 100 Meter hoch auftürmen. Die dabei erzeugte Hitze genügt, um vulkanische Prozesse in Gang zu setzen und flüchtige Stoffe wie Wasser zu vertreiben.

Galileo maß deshalb unter anderem auch die Temperaturen auf Io, auf dem manche Vulkane heißer sind als die der Erde. Mit Hilfe von Magnetometer-Daten ermittelten die Forscher nun, dass die induktive Antwort des Monds Io auf das rotierende Magnetfeld von Jupiter unterhalb der Mondkruste wohl ein riesiges, elektrisch leitendes Magmabecken erzeugt. Die globale Schicht aus Magma soll laut Krishan und seinen Kollegen mehr als 50 Kilometer dick und zu einem Anteil von mindestens 20 Prozent aufgeschmolzen sein. (rh)