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Astronomie+Physik

Lavawellen auf dem Höllenmond Io

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Io mit der Region von Loki Patera (rechts mittig im Bild). (Credit: NASA/JPL/USGS)
Brodelnde Glut und Lavafontänen: Der Jupitermond Io ist der vulkanisch aktivste Himmelskörper unseres Sonnensystems. Nun fanden Astronomen Hinweise auf ein interessantes Aktivitätsmuster auf dem Höllenmond: Offenbar durchlaufen den Lavasee des gigantischen Vulkans Loki Patera auf Io periodisch jeweils zwei Wellen, die sich um eine Art Insel in der Mitte herum ausbreiten.

Io ist der innerste der vier großen Monde des Jupiter und mit einem Durchmesser von 3643 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. Diese „Pizza“ ist glutheiß: Bereits seit 1979 ist durch Aufnahmen der Raumsonde Voyager 1 bekannt, dass Io vulkanisch aktiv ist. Die Hitze hat der Mond seinen Nachbarn zu verdanken: Auf seiner ellipsoiden Umlaufbahn zerrt sowohl die Gravitation des Jupiter als auch die Anziehungskraft des Nachbarmondes Europa an Io. Dadurch wird der Mond ständig regelrecht durchgeknetet und heizt sich enorm auf. Das Resultat ist glutflüssiges Gestein, das durch Vulkane austritt.

Der Riesen-Vulkan Loki Patera im Fokus

Der aktivste ist der nach dem nordischen Gott Loki benannte Vulkan Loki Patera. Frühere Beobachtungen haben ergeben: Der Krater hat einen Durchmesser von 200 Kilometern und beherbergt einen Lavasee mit einer Art Insel aus kälterem Material in der Mitte. Aufnahmen der Galileo Mission der NASA zeigten, dass periodisch alle 400 bis 600 Tage die Strahlungsintensität von Loki Patera zunimmt. Als Ursache dafür nahm man bereits an, dass sich Lava ausbreitet und die Oberfläche des Sees erneuert. Details der Abläufe im Fall Loki Patera waren bisher wegen der schlechten Sichtbarkeit des Areals aber nicht erfassbar.

Den Forschern um Katherine de Kleer von der University of California in Berkeley ist nun mit dem Large Binocular Telescope Observatory in Arizona aber doch ein klarer Blick geglückt. Möglich war er durch eine spezielle Konstellation am 8. März 2015: Aus dem Blickwinkel der Erde schob sich der Jupitermond Europa an Io vorüber. Dadurch deckte dieser eisige Mond mit seinen speziellen optischen Eigenschaften auch die Region von Loki Patera graduell ab. Dadurch waren die Forscher in der Lage, Temperaturunterschiede der Lavafläche genau zu erfassen und eine Temperatur-Karte zu erstellen. Sie dokumentierte einen charakteristischen Temperaturgradienten der Oberfläche des Sees von Ost nach West: von etwa 330 Kelvin am südöstlichen Ende bis 270 Kelvin am westlichen.

Zwei Wellen zeichnen sich ab

Simulationen der Forscher zeigten anschließend, dass das festgestellte Temperaturmuster durch zwei Lavawellen zu erklären ist, deren Ursprung im Westen des glühenden Sees liegt. Die eine entspringt südlich der Insel im Zentrum, die andere nördlich und sie kommen etwa einen Kilometer pro Tag voran. Den Modellen zufolge startet die südliche etwas später als die nördliche – sie breitet sich allerdings schneller aus. Im Osten treffen sie dann schließlich aufeinander. Nach dem Durchlauf der Wellen kühlt die Oberfläche ab. Da sie den Osten als letztes erreichen, ist hier die Temperatur noch am größten, erklären die Forscher.

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„Nun scheint klar, dass nicht nur eine, sondern gleich zwei Wellen Loki Patera erneuern. Das ist viel komplexer als wir bisher gedacht haben“, resümiert Co-Autor Ashley Davies vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, der sich bereits seit vielen Jahren der Erforschung der Vulkane Ios widmet. Seine Kollegin de Pater ist ebenfalls glücklich: „Dies ist ein Schritt vorwärts auf dem Weg zum Verständnis des Vulkanismus auf Io und insbesondere der vulkanischen Aktivität bei Loki Patera“.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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