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Vulkanismus: Io – der feurige Jupitermond

Das Innere des Jupitermonds Io
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. Die Sonde enthüllte die Intensität der vulkanischen Aktivitäten auf dem Jupitermond Io. Sie fand Hinweise darauf, dass sich unter den eisigen Oberflächen der Galileischen Monde Europa, Ganymed und Kallisto ausgedehnte Meere aus flüssigem Salzwasser befinden.

Galileo ist die erste und bisher einzige Raumsonde, die den Jupiter umkreiste. Beinahe acht Jahre lang machte sie Aufnahmen und Messungen aus der Umlaufbahn. Sie war es auch, die noch während ihres Anflugs auf Jupiter im Jahr 1994 direkt beobachten konnte, wie die Fragmente eines Kometen auf den Planeten stürzten.

Das Innere des Jupitermonds Io
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.
Galileos Daten sind so eindrücklich und reichhaltig, dass sie noch heute von den Wissenschaftlern untersucht werden. Der aktive Vulkanismus des Galileischen Monds Io weckte das Interesse eines US-amerikanischen Forscherteams um den Geophysiker Krishan Khurana. Er und seine Kollegen nahmen eine neue Analyse der Messungen vor, die Galileo einst durchführte. Die Ergebnisse untermauern die Theorie, dass sich im Inneren von Io ein Ozean aus flüssigem Magma befindet.

50 Kilometer dicke Magmaschicht unter der Oberfläche
Io ist der vulkanisch aktivste Himmelskörper unseres Sonnensystems. 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.

Die Sonde Galileo maß die Temperaturen auf Io. Heute ist bekannt, dass manche Vulkane dieses Galileischen Monds heißer sind als die der Erde. Noch weit weniger wissen die Forscher aber darüber, wie ausgedehnt die geschmolzene Magmaschicht im Inneren von Io ist. Um diese Frage zu beantworten, analysierte Krishan Khurana mit seinem Forscherteam die Magnetometer-Daten von Galileo. Die induktive Antwort des Monds Io auf das rotierende Magnetfeld von Jupiter deutet darauf hin, dass unterhalb der Mondkruste ein riesiges, elektrisch leitendes Magmabecken liegt. 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.Rahel Heule

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  • Quellen
Khurana, Krishan K. et al.: Evidence of a Global Magma Ocean in Io’s Interior. In: Sciencexpress, 2011, doi:10.1126/science.1201425

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