Vulkan-Rätsel um Höllen-Mond erklärt

Diese Aufnahme Ios macht die Fontäne eines Vulkans sichtbar. Credits: NASA/JHU Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Brodelnde Glut und Lavafontänen: Der Jupitermond Io ist der vulkanisch aktivste Himmelskörper unseres Sonnensystems. Die Gezeitenkräfte Jupiters und des Nachbarmondes Europa sorgen für diese innere Glut. Doch bisher blieb unklar, warum der Höllen-Mond Vulkane an so seltsamen Orten besitzt. Ein neues Modell legt nun nahe: Die Magmaströme im Zuge der Gezeiten erklären die seltsame Verteilung.

Io ist der innerste der vier großen Monde des Jupiter und mit einem Durchmesser von 3.643 Kilometern etwas größer als unser Erdmond. Schwefelverbindungen geben Io ein gelbliches Antlitz mit orange-rötlichen Stellen – das hat dem skurrilen Himmelskörper den Spitznamen Pizza-Mond eingebracht. Eine glutheiße Pizza: Durch Aufnahmen der Raumsonde Voyager 1 ist bereits seit 1979 bekannt, dass Io vulkanisch aktiv ist. Man geht davon aus, dass unter seiner Oberfläche ein gigantischer Magma-Ozean sitzt. Die Hitze hat Io seinen Nachbarn zu verdanken: Auf seiner ellipsoiden Umlaufbahn zerrt sowohl die Gravitation Jupiters als auch die Anziehungskraft des Nachbarmondes Europa an ihm. Auf diese Weise wird Io ständig regelrecht durchgeknetet und heizt sich dabei enorm auf. Das Resultat ist glutflüssiges Gestein, das die Vulkane Ios häufig weit ins All hinausschleudern.

Seltsam verteilte Vulkane

Bisherige Modelle der vulkanischen Aktivität auf Io führten allerdings zu Ungereimtheiten: Die Positionen der Vulkane stimmten nicht mit den Orten der größten Hitzeerzeugung überein, die aus den Simulationen hervorgingen. Mit diesem Paradox räumt das neue Modell der Forscher vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt nun auf. Ihnen zufolge war das Problem, dass man bei den bisherigen Modellen den Mond wie einen zwar flexiblen, aber festen Körper betrachtet hat – so wie einen Knetgummiball. Was in den Berechnungen fehlte, war die zusätzliche Hitzeerzeugung durch fließendes Magma unter der Oberfläche, sagen die Forscher: Io ist buchstäblich heißblütig.

Magmaströme sogen für Zusatzhitze

"Besonders zähe Flüssigkeiten können Wärme durch Reibungs-Energie erzeugen, wenn sie sich bewegen", erklärt Co-Autor Christopher Hamilton von der University of Arizona in Tucson. Das Team nimmt an, dass das Material unter Ios Oberfläche sowohl aus flüssigen als auch festen Teilen besteht. Der geschmolzene Anteil strömt unter dem Einfuß der Gezeitenkräfte und erzeugt dabei am festen Gestein Reibungswärme. Dies kann sich den Forschern zufolge erheblich auf die Hitze-Produktion auswirken. "Wir konnten zeigen, dass unser Strömungs-Modell ein Muster der Gezeitenaufheizung ergibt, das mit der tatsächlichen Hitzeverteilung auf Io übereinstimmt", sagt Robert Tyler of the University of Maryland in College Park.

Bedeutung für die Suche nach Leben im All

Den Forschern zufolge haben ihre Studienergebnisse sogar Bedeutung für die Frage, wo sich Leben im Weltall entwickelt haben könnte. Denn die Wärmeerzeugung durch Fließ-Effekte könnte nicht nur Magma betreffen, sondern auch Wasser. Man geht davon aus, dass beispielsweise der Jupitermond Europa oder auch der Saturnmond Enceladus unter ihrer eisigen Oberfläche flüssiges Wasser besitzen. Auch in diesen Fällen stammt die Wärme der Monde aus der Deformation durch Gravitationseffekte. Ähnliches könnte für viele Himmelskörper im Universum gelten. Auch ohne Sonnenlicht könnten sich in solchen Wasserreservoiren Organismen entwickelt haben, die von der Umsetzung energiereicher Substanzen leben. Die aktuelle Studie legt den Forschern zufolge nun nahe, dass auch bei diesen potenziellen Lebensräumen Prozesse von Strömungsreibung bei der Wärmeproduktion eine große Rolle spielen könnten.

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