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Planetenforschung: Komet Shoemaker-Levy-9 brachte Wasser auf den Jupiter

Verteilung des Wasserdampfs in der Stratosphäre von JupiterLaden...

Das Wasser in der Hochatmosphäre – Stratosphäre – des Jupiter stammt nicht aus dem Inneren des Riesenplaneten, sondern ist ein Relikt der Einschläge des Kometen Shoemaker-Levy-9 im Juli 1994. Diese Folgerung zieht ein Forscherteam um Thibault Cavalié am Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux aus Messdaten, die mit dem Infrarotsatelliten Herschel aufgenommen wurden. Damit bestätigte sich eine Vermutung, die schon 1995 mit den Beobachtungen des ersten europäischen Infrarotsatelliten ISO aufgekommen war. Aber erst Herschel mit seiner hohen Empfindlichkeit und deutlich besseren räumlichen Auflösung konnte sowohl die vertikale als auch die horizontale Verteilung von Wasserdampf in der Hochatmosphäre kartieren.

Für ihre Untersuchungen setzten die Forscher die beiden Instrumente HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) und PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer) ein, welche Jupiter bereits in den Jahren 2009 und 2010 beobachteten. Aber erst jetzt liegen die Auswertungen dieser Beobachtungen vor. Es zeigt sich, dass Wasserdampf auf der südlichen Hemisphäre zwei- bis dreimal so hohe Konzentrationen aufweist wie auf der Nordhalbkugel. Im Jahr 1994 waren die 21 Fragmente des Kometen Shoemaker-Levy-9 innerhalb eines Zeitraums von einer Woche in mittleren südlichen Breiten auf Jupiter niedergegangen und dabei in der Atmosphäre explodiert. Sie hinterließen dunkelbraune Flecken auf der Wolkenoberfläche des Planeten, die für mehrere Monate sichtbar waren. Selbst mehr als 16 Jahre nach den Einschlägen enthält die Jupiter-Stratosphäre in diesen Breiten noch am meisten Wasser. Eine derartig unsymmetrische Verteilung des Wassergehalts lässt sich nicht mit dem Einfall eishaltiger interplanetarer Staubpartikel erklären, denn dies würde für eine homogene Verteilung sorgen.

Dass das Wasser aus dem Inneren des Riesenplaneten stammt, der tatsächlich große Mengen an Wasserdampf enthält, lässt sich dadurch ausschließen, dass die feuchte tiefere Luftschicht der Jupiter-Troposphäre, in der das Wettergeschehen stattfindet, durch eine so genannte Kältefalle von der höherliegenden Stratosphäre getrennt ist. In dieser Kältefalle friert Wasserdampf sofort aus und fällt in Form von Kristallen wieder zurück in die Troposphäre. Somit kann er von unten her nicht in die Hochatmosphäre eindringen. Die Messungen von Herschel zeigen zudem, dass der größte Teil des stratosphärischen Wasserdampfs in Luftschichten mit Drücken unterhalb von zwei bis drei Millibar auftritt und in der Kältefalle darunter stark zurückgeht. Die Forscher um Cavalié gehen davon aus, dass rund 95 Prozent des in der Jupiter-Stratosphäre befindlichen Wasserdampfs vom Kometen Shoemaker-Levy-9 stammen. Dagegen führten die in den Jahren 2009 und 2010 von Amateurastronomen beobachteten Einschläge kleinerer Objekte auf Jupiter offenbar zu keinem signifikanten Eintrag von Wasserdampf.

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  • Quellen
Originalarbeit: Cavalié, T. et al: Spatial distribution of Water in the Stratosphere of Jupiter from Herschel HIFI and PACS Observations. In: Astronomy & Astrophysics 553, A21, 2013

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