Das Bild oben (Quelle: A. Mura/Jiram Team) zeigt die Infrarotemission von Chors Patera auf Jupiters Mond Io. Es entstand durch die Kombination von Daten, die das Instrument Jiram (Jovian Infrarot Auroral Mapper) während eines Vorbeiflugs am Mond am 15. Oktober 2023 gesammelt hatte. Juno-Wissenschaftler gehen davon aus, dass der größte Teil des etwa 70 Kilometer breiten Lavasees von einer dicken Kruste bedeckt ist aus geschmolzenem Material (der zentrale Teil, der in der Grafik rot/grün erscheint) mit einer Oberflächentemperatur von etwa -40 °C. Der ihn umgebende weiße Ring ist der Ort, an dem Lava aus dem Inneren von Io direkt dem Weltraum ausgesetzt wird, dem heißesten Teil dieser vulkanischen Erscheinung, etwa 500 °C. Die Grünfläche liegt außerhalb des Lavasees und ist sehr kalt (ca. -150 °C). Der Lavaring an den Rändern des Sees ist ein ähnliches Merkmal wie in einigen hawaiianischen Seen, wie dem unten gezeigten, dem Lavasee Puʻu ʻŌʻō, der hier Anfang der 1990er Jahre abgebildet ist (Quelle: Nps/Usgs)
Neue Ergebnisse des Jupiter-Satelliten Io liefern ein umfassenderes Bild der Verbreitung von Lavaseen auf der ganzen Welt und enthüllen erstmals die Mechanismen laufender vulkanischer Prozesse. Diese Ergebnisse wurden dank des italienischen Jiram-Instruments (Jovian Infrarot Auroral Mapper, finanziert von ASI, der italienischen Raumfahrtbehörde) an Bord der Juno-Sonde der NASA erzielt, das im Infrarotlicht beobachtet, das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Die Forscher veröffentlichten letzte Woche einen Artikel zu diesen jüngsten Erkenntnissen Naturkommunikation Erde und Umwelt.
Io fasziniert die Astronomen seit 1610, als Galileo Galilei den Jupitermond entdeckte. 369 Jahre später erfasste die NASA-Sonde Voyager einen Vulkanausbruch auf dem Mond. Die nachfolgenden Galileo- und Juno-Missionen machten mehrere Beobachtungen von Io und dank dieser konnten viele weitere Details über seinen Vulkanismus entdeckt werden. Wissenschaftler glauben, dass Io, das durch die Schwerkraft der nahegelegenen Monde und des massiven Jupiters wie eine Ziehharmonika gedehnt und zusammengedrückt wird, die vulkanisch aktivste Welt im Sonnensystem ist. Doch obwohl es viele Theorien über die Art der Vulkanausbrüche gibt, die seine Oberfläche bevölkern, gab es nur wenige Daten, die diese Aussage stützen.
Im Mai und Oktober 2023 führte Juno Vorbeiflüge an Io mit einer Nahentfernung von etwa 35.000 Kilometern bzw. 13.000 Kilometern durch. Zu diesem Zeitpunkt waren die beiden Vorbeiflüge die nächsten, die eine Sonde seit mehr als zwei Jahrzehnten am Jupitermond erreicht hatte. Zu Junos Instrumenten, die den Mond genau beobachteten, faszinierend und etwas größer als die der Erde, gehörte das italienische Instrument Jiram.
Jiram wurde entwickelt, um Infrarotlicht aus dem tiefen Inneren des Jupiter einzufangen und die Wetterschicht bis zu 50–70 Kilometer unter den Wolkendecken des Jupiter zu untersuchen. Doch während Junos ausgedehnter Mission wurde das Instrument auch zur Untersuchung der Monde Io, Europa, Ganymed und Callisto eingesetzt. Von Jiram aufgenommene Bilder von Io zeigten das Vorhandensein zahlreicher heller Infrarotringe Hotspots (buchstäblich, Hotspotsalso Calderas, Vulkane oder Lavaströme).
„Die hohe räumliche Auflösung der Infrarotbilder von Jiram in Kombination mit der günstigen Position von Juno bei Vorbeiflügen zeigte, dass die gesamte Oberfläche von Io von Lavaseen bedeckt ist, die in calderaähnlichen Strukturen enthalten sind – große Vertiefungen, die entstehen, wenn ein Vulkan ausbricht und zusammenbricht“, sagte er erklärt Alessandro Mura, Co-Ermittler von Juno vom Nationalen Institut für Astrophysik in Rom. „Wir schätzen, dass in der Region der Io-Oberfläche, wo wir die umfassendsten Daten haben, etwa 3 Prozent von einem dieser Lavaseen bedeckt sind.“
In der Mündung der Feuerseen
Daten von Jirams Vorbeiflug an Io verdeutlichen nicht nur die reichhaltigen Lavareserven von Io, sondern bieten auch Einblicke in das, was unter der Oberfläche passieren könnte. Infrarotbilder mehrerer Lavaseen auf Io zeigten einen extrem dünnen Lavakreis an der Grenze zwischen der zentralen Kruste (die den größten Teil des Lavasees bedeckt) und den Seewänden. Das Fehlen von Lavaströmen über den Rand des Sees hinaus deutet auf ein erhebliches Recycling des Magmas hin, was darauf hindeutet, dass ein Gleichgewicht zwischen dem, was in die Lavaseen ausbricht, und dem, was wieder in das unterirdische System injiziert wird, besteht.
In dieser Grafik wird der Mechanismus für die Bildung des Lavarings vorgeschlagen: Das Auf- und Absteigen des Magmas führt dazu, dass die Kruste an den Rändern des Sees bricht. Bildnachweis: A. Mura
„Jetzt haben wir eine Vorstellung davon, was die häufigste Art von Vulkanismus auf Io ist: riesige Lavaseen, in denen Magma aufsteigt und fällt“, sagt Mura. „Die Lavakruste wird gezwungen, an den Seewänden zu brechen und bildet den Lavaring, der typisch für hawaiianische Lavaseen ist.“ Die Wände sind wahrscheinlich Hunderte Meter hoch, was erklärt, warum im Allgemeinen kein Magmaaustritt aus ihnen beobachtet wird Paterae (ein Begriff, der die Calderas auf Io bezeichnet, d. h. durch Vulkanismus entstandene schalenförmige Strukturen) und sich auf der Mondoberfläche bewegen.“
Jirams Daten deuten darauf hin, dass der größte Teil der Oberfläche dieser Lavaseen auf Io aus einer felsigen Kruste besteht, die sich aufgrund des zentralen Auf- und Abstiegs des Magmas als eine einzige Oberfläche zyklisch auf und ab bewegt. Die Kruste, die die Seewände berührt, kann aufgrund der Reibung mit den Seewänden nicht gleiten, daher verformt sie sich und bricht schließlich – so dass die Lava direkt unter der verkrusteten Oberfläche für Jiram sichtbar ist.
Eine alternative Hypothese bleibt gültig: der Aufstieg des Magmas in der Mitte des Sees. In diesem Szenario breitet sich die isolierende Kruste (wenn auch dünn) durch Konvektionsprozesse radial in den See aus und sinkt dann an den Rändern ab, wodurch die Lava freigelegt wird.
„Wir fangen gerade erst an, uns die Jiram-Ergebnisse von nahen Vorbeiflügen an Io im Dezember 2023 und Februar 2024 anzusehen“, sagt er Scott Bolton, Hauptermittler von Juno, vom Southwest Research Institute in San Antonio. „Die Beobachtungen liefern faszinierende neue Informationen über die vulkanischen Prozesse auf Io. Durch die Kombination dieser neuen Erkenntnisse mit Junos langfristiger Kampagne zur Überwachung und Kartierung von Vulkanen an Ios noch nie zuvor beobachteten Nord- und Südpolen erweist sich Jiram als eines der wertvollsten Werkzeuge, um zu verstehen, wie diese unruhige Welt funktioniert.“
Juno führte am 13. Juni seinen 62. Vorbeiflug am Jupiter durch – einschließlich eines Vorbeiflugs an Io in einer Höhe von etwa 29.250 km. Der 63. Vorbeiflug des Gasriesen ist für den 16. Juli geplant.
Mehr wissen:
- Weiter lesen Naturkommunikation Erde und Umwelt der Artikel „Heiße Ringe auf Io beobachtet von Juno/JIRAM“, Alessandro Mura, Federico Tosi, Francesca Zambon, Rosaly MC Lopes, Peter J. Mouginis-Mark, Heidi Becker, Gianrico Filacchione, Alessandra Migliorini, Candice. J. Hansen, Alberto Adriani, Francesca Altieri, Scott Bolton, Andrea Cicchetti, Elisa Di Mico, Davide Grassi, Raffaella Noschese, Alessandro Moirano, Madeline Pettine, Giuseppe Piccioni, Christina Plainaki, Julie Rathbun, Roberto Sordini und Giuseppe Sindoni
