Als Beweis dafür, dass alte Daten niemals sterben, haben Wissenschaftler mithilfe von Daten, die während der Galileo-Mission gesammelt wurden, die Jupiter von 1995 bis 2003 umkreiste, etwas Neues über Jupiters Mond Io gefunden. Neue Analysen zeigen einen unterirdischen Ozean aus geschmolzenem oder teilweise geschmolzenem Magma unter der Oberfläche des Vulkanmondes. Dies ist die erste direkte Bestätigung dieser Art von Magma-Schicht bei Io. Wissenschaftler sagen, dass der geschmolzene Ozean unter der Oberfläche erklärt, warum der Mond das vulkanischste Objekt ist, das im Sonnensystem bekannt ist.
"Wissenschaftler sind begeistert, dass wir endlich verstehen, woher Ios Magma kommt, und eine Erklärung für einige der mysteriösen Signaturen haben, die wir in einigen Magnetfelddaten des Galileo gesehen haben", sagte Krishan Khurana von der University of California in Los Angeles und leitete Autor der in Science veröffentlichten Studie. Khurana war ein ehemaliger Co-Ermittler im Magnetometer-Team von Galileo an der UCLA. "Es stellte sich heraus, dass Io in Jupiters rotierendem Magnetfeld ständig ein" akustisches Signal "abgab, das dem entsprach, was man von geschmolzenem oder teilweise geschmolzenem Gestein tief unter der Oberfläche erwarten würde."
Erstaunlicherweise produziert Io jedes Jahr etwa 100-mal mehr Lava als alle Vulkane auf der Erde. Die neue Studie zeigt, dass ein globaler Magma-Ozean etwa 30 bis 50 Kilometer unter der Mondkruste existiert. Dies erklärt, warum die Vulkane von Io überall auf der Oberfläche verteilt sind, im Gegensatz zu den Vulkanen der Erde, die in lokalisierten Hotspots wie dem „Ring of Fire“ um den Pazifik auftreten.
Die Vulkane auf Io wurden 1979 von Linda Morabito entdeckt, einer optischen Navigationsingenieurin, die an der Voyager-Mission arbeitet. Morabito betrachtete Bilder, die für die Navigation auf der Voyager verwendet werden sollten, und bemerkte, dass es sich um eine sichelförmige Wolke handelte, die sich über den Rand von Io hinaus erstreckte. Nach einer Besprechung mit ihren Kollegen stellten sie fest, dass die Wolke, die sich Hunderte von Kilometern über der Oberfläche erhebt, ein Beweis für einen unglaublich mächtigen Vulkan sein muss, da Io keine Atmosphäre hat.
Die Energie für die vulkanische Aktivität stammt aus dem Zusammendrücken und Strecken des Mondes durch Jupiters Schwerkraft, wenn Io den größten Planeten im Sonnensystem umkreist.
Galileo wurde 1989 gestartet und begann 1995, Jupiter zu umkreisen. Wissenschaftler bemerkten ungeklärte Signaturen in Magnetfelddaten von Galileo-Vorbeiflügen von Io im Oktober 1999 und Februar 2000.
"Während der letzten Phase der Galileo-Mission waren Modelle der Wechselwirkung zwischen Io und Jupiters immensem Magnetfeld, das den Mond in geladene Teilchen taucht, noch nicht hoch genug, um zu verstehen, was in Ios Innerem vor sich geht", sagte Xianzhe Jia, Mitautor der Studie an der University of Michigan.
Jüngste Arbeiten in der Mineralphysik haben gezeigt, dass eine Gruppe von Gesteinen, die als "ultramafische" Gesteine bekannt sind, beim Schmelzen erheblichen elektrischen Strom führen kann. Ultramafische Gesteine haben einen magmatischen Ursprung oder bilden sich durch Abkühlen von Magma. Auf der Erde wird angenommen, dass sie aus dem Mantel stammen. Der Befund veranlasste Khurana und Kollegen, die Hypothese zu testen, dass die seltsame Signatur durch Strom erzeugt wurde, der in einer geschmolzenen oder teilweise geschmolzenen Schicht dieser Art von Gestein fließt.
Tests zeigten, dass die von Galileo festgestellten Signaturen mit einem Gestein wie Lherzolit übereinstimmen, einem magmatischen Gestein, das reich an Magnesium- und Eisensilikaten ist und in Spitzbergen, Norwegen, gefunden wurde. Die Magma-Ozeanschicht auf Io scheint mehr als 50 Kilometer dick zu sein und macht mindestens 10 Volumenprozent des Mondmantels aus. Die Blasentemperatur des Magma-Ozeans übersteigt wahrscheinlich 1.200 Grad Celsius.
In der obigen Animation ist Io in Magnetfeldlinien (blau dargestellt) getaucht, die die Nordpolregion des Jupiter mit der Südpolregion des Planeten verbinden. Während sich der Jupiter dreht, verstärken und schwächen sich die um Io drapierenden Magnetfeldlinien. Da der Magma-Ozean von Io eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, lenkt er das sich ändernde Magnetfeld ab und schützt das Innere des Mondes vor magnetischen Störungen. Das Magnetfeld innerhalb von Io behält eine vertikale Ausrichtung bei, selbst wenn das Magnetfeld außerhalb von Io herumtanzt. Diese Variationen der externen Magnetfeldsignaturen ermöglichten es den Wissenschaftlern, die interne Struktur des Mondes zu verstehen. In der Animation bewegen sich die Magnetfeldlinien mit Jupiters Rotationsperiode von ungefähr 13 Stunden in Ios Ruhebild.
Io ist der einzige Körper im Sonnensystem außer der Erde, von dem bekannt ist, dass er aktive Magma-Vulkane hat, und es wurde vermutet, dass sowohl die Erde als auch ihr Mond zum Zeitpunkt ihrer Entstehung vor Milliarden von Jahren ähnliche Magma-Ozeane hatten, aber sie haben längst abgekühlt.
"Der Vulkanismus von Io informiert uns über die Funktionsweise von Vulkanen und bietet ein Zeitfenster für Stile vulkanischer Aktivitäten, die möglicherweise auf der Erde und auf dem Mond in ihrer frühesten Geschichte aufgetreten sind", sagte Torrence Johnson, ein ehemaliger Galileo-Projektwissenschaftler, der nicht direkt an der Vulkanaktivität beteiligt war Studie.
Das Galileo-Raumschiff wurde 2003 absichtlich in die Jupiter-Atmosphäre geschickt, um eine Kontamination der Jupitermonde zu vermeiden.
Quelle: JPL
