Jupiters Mond Io: Nasas Juno-Mission löst 45 Jahre altes Rätsel

Die Nordpolarregion des vulkanischen Jupitermondes Io wurde von der NASA-Sonde Juno während des 57. nahen Vorbeiflugs der Raumsonde am Gasriesen am 30. Dezember 2023 eingefangen. Daten aus den jüngsten Vorbeiflügen helfen, das Innere von Io zu verstehen.

Foto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS Image processing by Gerald Eichstädt

Die Juno-Mission der Nasa hat eine neue Perspektive auf die vulkanische Aktivität des Jupitermondes Io geliefert. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden heraus, dass die Vulkane auf Io nicht von einem globalen Magmaozean gespeist werden, sondern jede Vulkanstruktur vermutlich über ihre eigene Magmakammer verfügt. Diese Entdeckung löst ein fast 45 Jahre altes Rätsel über die inneren geologischen Prozesse des Mondes.

Io: Der Vulkanplanet unseres Sonnensystems

Io ist der vulkanisch aktivste Himmelskörper in unserem Sonnensystem. Mit etwa 400 Vulkanen und einer Oberfläche, die von Lavaflüssen und Asche gezeichnet ist, beeindruckt dieser Mond durch seine unaufhörlichen Eruptionen. Diese kontinuierliche Aktivität formt die Landschaft von Io ständig neu und sorgt dafür, dass die Oberfläche frei von Einschlagskratern bleibt – ein deutlicher Hinweis auf seine geologische Jugendlichkeit.

Obwohl Io bereits 1610 von Galileo Galilei entdeckt wurde, blieb seine vulkanische Natur bis 1979 unbekannt. Damals identifizierte die Wissenschaftlerin Linda Morabito vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) erstmals eine Vulkanwolke auf Bildern der Voyager-1-Sonde.

Seit dieser Entdeckung fragen sich Forschende, wie diese Vulkane gespeist werden. „Ist es ein flacher Ozean aus glühend heißem Magma oder handelt es sich um lokale Magmakammern?“, fragte Scott Bolton, leitender Wissenschaftler der Juno-Mission. Mit den neuesten Erkenntnissen könnte dieses Geheimnis nun gelöst sein.

Gezeitenbiegung als Die Quelle der Hitze

Io befindet sich auf einer elliptischen Umlaufbahn in unmittelbarer Nähe des riesigen Jupiters. Diese enge Beziehung erzeugt gewaltige Gezeitenkräfte, die den Mond ständig zusammendrücken und dehnen. Dieses Phänomen, bekannt als Gezeitenbiegung, erzeugt Reibung und enorme Hitze im Inneren von Io. Diese ständige Verformung sorgt dafür, dass das Innere des Mondes in einem nahezu kontinuierlichen Zustand des Schmelzens bleibt. „Diese Energie bringt Teile des Inneren buchstäblich zum Schmelzen“, erklärte Bolton.

Die Theorie eines globalen Magmaozeans wurde lange diskutiert. Wäre ein solcher vorhanden, würde Io eine viel stärkere Gezeitenverformung zeigen. Die Juno-Mission sammelte jedoch Daten, die darauf hindeuten, dass der Mond ein steiferes, vorwiegend festes Inneres hat, was die Existenz von lokal begrenzten Magmakammern wahrscheinlicher macht.

Juno-Sonde lieferte neue Daten

Im Dezember 2023 und Februar 2024 flog die Juno-Sonde in einer Entfernung von nur etwa 1500 Kilometern über Ios Oberfläche hinweg. Diese Annäherungen ermöglichten präzise Messungen des Gravitationsfelds des Mondes. Mithilfe von Doppler-Daten analysierten die Wissenschaftler die Beschleunigung der Sonde und erhielten neue Einblicke in die inneren Strukturen von Io.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Gezeitenverformung nicht die Signatur eines globalen Magmaozeans aufweist. Stattdessen deutet alles darauf hin, dass die Vulkane über individuelle, heiße Magmakammern versorgt werden. Diese Kammern befinden sich wahrscheinlich in unterschiedlichen Tiefen und könnten direkt mit den vulkanischen Eruptionen auf der Oberfläche korrespondieren.

Auswirkungen auf die Forschung

Die neuen Erkenntnisse der Juno-Mission verändern nicht nur das Verständnis über Io, sondern haben auch weitreichende Auswirkungen auf die Erforschung anderer Himmelskörper. Ryan Park, Co-Autor der Studie und Leiter der Solar System Dynamics Group am JPL, erklärte: „Unsere Ergebnisse bieten eine neue Perspektive auf die Gezeitenheizung und deren Rolle in der planetaren Entwicklung. Das gilt nicht nur für Monde wie Enceladus und Europa, sondern auch für Exoplaneten und Supererden.“

Die Entdeckung, dass Gezeitenkräfte nicht immer zu globalen Magmaozeanen führen, sondern oft auf lokale Strukturen beschränkt sind, könnte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern helfen, komplexe geologische Prozesse in anderen Welten besser zu verstehen. Beispielsweise könnte dies auch auf Monde mit Wasserozeanen, wie Europa oder Enceladus, übertragbar sein.

Die Juno-Mission wird weiterhin wertvolle Daten über das Jupitersystem liefern. Bereits am 24. November 2024 absolvierte die Sonde ihren 66. wissenschaftlichen Vorbeiflug am Jupiter. Die nächste Annäherung ist für den 27. Dezember geplant. In der Zwischenzeit arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daran, die bisherigen Erkenntnisse weiter zu analysieren und neue Theorien über die Entstehung und Entwicklung von Himmelskörpern zu entwickeln.

Hier geht es zur Originalpublikation

Weitere Informationen zur Juno-Mission