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Jupitermond Io

Das Geheimnis des Lavasees

Der Vulkan Loki Patera auf dem Jupitermond Io ist Astronomen als Gestaltwandler bekannt, denn ständig erneuert er seine Oberfläche. Nun fanden Forscher heraus: Dafür ist wohl nicht nur eine, sondern es sind gleich zwei große Lavawellen verantwortlich.
Io - Mond der Vulkane

Loki ist nicht nur der Name einer Sagengestalt aus der eddischen Dichtung, sondern auch die Bezeichnung für den stärksten aktiven Vulkan des Sonnensystems auf dem Jupitermond Io. Bereits die NASA-Raumsonde Galileo hatte den Lavasee Loki Patera zwischen 1995 und 2003 mehrmals untersucht. Damals fanden die Wissenschaftler heraus: Ähnlich wie ihr mystischer Namensvetter ändert die Region immer wieder ihr Erscheinungsbild, denn in Abständen von ein bis drei Jahren erneuern Lavaflüsse ihre komplette Oberfläche. Dies macht sich vor allem in ihrer thermischen Abstrahlung bemerkbar, die auf räumlich und zeitlich ständig wechselnde Temperaturverteilungen schließen lässt.

Nun glaubt ein Forscherteam, diesen Prozess im Detail verstanden zu haben. Demnach wird die Erneuerung von zwei Lavawellen verursacht, die sich um die zentrale Insel herum ausbreiten, wie die Forscher um Katherine de Kleer von der University of California im Fachmagazin "Nature" berichten. Die Wissenschaftler hatten Io mit dem Large Binocular Telescope (LBT) beobachtet.

© Katherine de Kleer
Simulation der zwei Lavawellen auf Loki Patera
Die Simulation der Forscher um Katherine de Kleer zeigt zwei Lavawellen, die sich über Ios Vulkan Loki Patera schieben und dabei seine Oberfläche erneuern. Die nördliche Wellenfront bewegt sich etwas langsamer im Uhrzeigersinn, die südliche ist schneller und gegen den Uhrzeigersinn unterwegs.

Io ist der innerste der vier großen Jupitermonde; seine Entdeckung wird Galileo Galilei im Jahr 1610 zugeschrieben. Erst die Raumsonde Voyager 1 lieferte bei ihrem Vorbeiflug im Jahr 1979 detaillierte Bilder der Oberfläche, wobei Ios aktiver Vulkanismus in der Wissenschaftsgemeinde für Aufregung sorgte. Auch der Vulkan Loki Patera wurde damals entdeckt und weckte das Interesse der Wissenschaftler. Auch außerhalb der Forschergemeinde ist Io, dessen Aussehen einige Menschen an eine Pizza erinnert, recht populär.

Wegen Jupiters großer Entfernung zur Erde lassen sich kleine Oberflächenstrukturen auf seinen Monden mit erdgebundenen Teleskopen kaum auflösen. Die Forscher um de Kleer nutzten deshalb ein besonderes astronomisches Ereignis für ihre Beobachtung: Am 8. März 2015 zog der Jupitermond Europa aus unserer Sicht vor seinem Nachbartrabanten Io vorbei – und damit auch vor die Region Loki Patera. Dabei verdeckte Europa wechselnde Bereiche des 200 Kilometer großen Lavasees und fing teilweise die von der Lava ausgehende thermische Strahlung ab, was mit einem Abfall (und späteren Wiederanstieg) der beobachteten Helligkeit einherging. Aus der resultierenden Lichtkurve konnten die Astronomen zunächst eine Temperaturkarte von Loki Patera erstellen. Aus ihr folgerten die Forscher, dass die Oberfläche vom Nordwest- zum Ostrand hin wärmer wird.

Dieses Temperaturgefälle lässt sich in Simulationen durch die Ausbreitung zweier heißer Lavawellen erklären: Beide hatten demnach ihre Quellen im Nordwesten beziehungsweise Westen der Region, die eine wanderte aber nördlich der zentralen Erhebung im Uhrzeigersinn, die andere südlich gegen den Uhrzeigersinn, bis sie am Ostrand von Loki Patera aufeinandertrafen und abklangen. Die nördliche Welle schob sich jeden Tag einen Kilometer weit voran, die südliche war etwa doppelt so schnell.

In den Wochen nach dem Durchgang der Wellenfront erkaltete und erstarrte die Lava; da die Wellen nach Osten wanderten, ist die Oberfläche dort jünger und heißer als im Westen. Zum Zeitpunkt der Beobachtung mit dem LBT lag das Ende dieser letzten "Verwandlung" bereits zwei bis drei Monate zurück, vermuten die Astronomen. Auf Grund der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der beiden Wellen schließen sie auf zwei vulkanische Quellen mit differierenden Magmaeigenschaften oder Austrittsmengen.

19/2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 19/2017

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