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Sonnensystem: Lavafontänen auf Io

Bilder vom Keck-Observatorium auf Hawaii zeigen gewaltige Vulkanausbrüche auf dem Jupitermond Io. Spektroskopische Daten lassen auf sehr hohe Eruptionstemperaturen und Magmazusammensetzungen schließen, wie sie auf der Erde nur zu sehr frühen Entwicklungsphasen zu finden waren.
Vulkanausbruch auf IoLaden...

Seit dem Jahr 1979 ist bekannt, dass der Jupitermond Io, der innerste der vier Galileischen Monde, vulkanisch sehr aktiv ist. Wegen seiner geringen Schwerkraft und der fehlenden Atmosphäre auf dem im Durchmesser rund 3630 Kilometer großen Körper wird während der Eruptionen heißes Material in große Höhen geschleudert, und die ausgetretene Lava bildet breite Ströme und Seen. Hin und wieder werden ungewöhnlich riesige Ausbrüche beobachtet. Forscher schätzten bisher, dass diese eher selten – im Schnitt einmal pro Jahr – vorkommen.

Vulkanausbruch auf IoLaden...
Heller Ausbruch auf Io | Eine Aufnahme im nahen Infrarot mit dem Teleskop Gemini North auf Hawaii zeigt den hellen Ausbruch 201308C am 29. August 2013. Links davon befindet sich Loki Patera, ein Lavasee, der zu dieser Zeit auch besonders aktiv war und seit dem Jahr 1979 bekannt ist. Wie an der weißen Fläche und den fehlenden Konturen in den Strahlungszentren zu erkennen ist, wurde die Aufnahme an den hellen Regionen überbelichtet, es handelt sich also nicht um die Ausbruchsfahnen der Vulkane.

Umso beeindruckender waren die Beobachtungen, die eine Gruppe von Astronomen um Imke de Pater von der University of California im August 2013 machte. Mit Hilfe der Teleskope Keck-II und Gemini North auf Hawaii konnten die Forscher innerhalb von nur zwei Wochen gleich drei große Eruptionen bei Wellenlängen im nahen Infrarot aufspüren und untersuchen. Schon damals war klar, dass bei diesen Ereignissen deutlich mehr Energie freigesetzt wurde als bei irdischen Ausbrüchen. Diese Abschätzungen werden nun in drei kürzlich durch die Wissenschaftler veröffentlichten Arbeiten bestätigt.

Ausbrüche auf IoLaden...
Io im August 2013 | Die hier bei verschiedenen Wellenlängen (in Mikrometern) im nahen Infrarot abgebildeten Vulkanausbrüche während der zweiten Augusthälfte 2013 wurden mit den Teleskopen Keck-II (a-c) und Gemini North (d) beobachtet.

Die hohe Energieabstrahlung deutet auf große Lavamengen hin, die wahrscheinlich entlang von Bodenspalten ausgetreten sind. Berechnungen zufolge erzeugte der erste große Ausbruch am 15. August in der Vulkanregion Rarog Patera auf der südlichen Hemisphäre des Mondes einen rund zehn Meter hohen und 130 Quadratkilometer großen Lavastrom – das entspricht rund 1,3 Kubikkilometern an heißem Magma. Die intensivste der drei beobachteten Eruptionen setzte wiederum mindestens 15 Terawatt an thermischer Leistung frei und wurde am 29. August gleichzeitig mit dem Spektrografen SpeX an der Teleskopanlage IRTF der NASA beobachtet. Die aufgenommenen Spektren sprechen für hohe Lavatemperaturen von rund 1600 Grad Celsius oder höher und für Zusammensetzungen, wie sie den Forschern nur von frühen Erdzeitaltern bekannt sind.

Zukünftige Beobachtungen von Io sollen weitere Aufschlüsse über seine geologische Aktivität liefern. Planetenforscher gehen davon aus, dass der Vulkanismus des Körpers auf die Gezeiteneinwirkungen des Jupiters und der anderen Monde zurückgehen, doch im Detail sind die Heiz- und Kühlmechanismen noch nicht verstanden. Dabei wird auch eine genaue Kartierung der aktiven Zonen helfen. Daten der Jahre 2001 bis 2010 deuten bereits jetzt eine Wanderung der Regionen an. Da die geologischen Verhältnisse auf Io denen ähneln, wie sie auf Gesteinsplaneten zu Frühzeiten ihrer Entwicklung vorherrschten, eignet er sich besonders gut als Untersuchungsobjekt für struktur- und oberflächenformende Prozesse auf jungen terrestrischen Planeten.

Vulkanausbruch auf Jupitermond IoLaden...
Vulkanausbruch auf dem Jupitermond Io | Im Jahr 2000 dokumentierte die US-Raumsonde Galileo einen Ausbruch des Io-Vulkans Tvashtar Catena, der demjenigen des Vulkans Rarog Patera vom 15. August 2013 ähnelt. Das gelb-rötliche Band am linken Bildrand ist glühende Lava, die allmählich abkühlt.

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