Ein Team unter Leitung des Southwest Research Institute hat atmosphärische Veränderungen auf Io dokumentiert, als der Riesenplanet Jupiter seinen Schatten auf die Oberfläche seines vulkanisch aktiven Mondes warf. Die Finsternisse finden täglich statt.
Eine von Constantine Tsang geleitete Studie kommt zu dem Schluss, dass Ios dünne Atmosphäre, die hauptsächlich aus von Vulkanen ausgestoßenem Schwefeldioxidgas (SO2) besteht, kollabiert, wenn das Schwefeldioxid während der Finsternisse auf der Mondoberfläche zu Eis gefriert. Wenn sich der Mond aus dem Schatten Jupiters herausbewegt und sich das Eis erwärmt, bildet sich die Atmosphäre mittels Sublimation neu. Dabei wird das Eis direkt in Gas umgewandelt.
„Im Rahmen dieser Forschungsarbeit haben Wissenschaftler dieses Phänomen erstmals direkt beobachtet, was unser Wissen über diesen geologisch aktiven Mond erweitert“, sagte Tsang, ein Seniorwissenschaftler der Space Science and Engineering Division am Southwest Research Institute.
Die Ergebnisse wurden in einer Studie mit dem Titel „The Collapse of Io’s Primary Atmosphere in Jupiter Eclipse“ im Journal of Geophysical Research veröffentlicht. Das Team nutzte das 8-Meter Gemini North Telescope auf Hawaii und den Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph (TEXES) für seine Arbeit.
Die Daten zeigten, dass Ios Atmosphäre in sich zusammenfällt, wenn die Temperaturen von -148 Grad Celsius im Sonnenlicht auf -168 Grad Celsius während der Finsternis fallen. Die Finsternis tritt einmal im Laufe eines Io-Tags (1,7 Erdtage) auf und dauert zwei Stunden. Bei der Finsternis kollabiert die Atmosphäre, weil sich der Großteil des Schwefeldioxidgases als Frost auf der Mondoberfläche niederschlägt. Wenn der Mond in das volle Sonnenlicht zurückkehrt und sich die Oberfläche wieder erwärmt, bildet sich die Atmosphäre neu.
„Das bestätigt, dass sich Ios Atmosphäre in einem stetigen Zustand aus Kollaps und Wiederherstellung befindet, und es zeigt, dass ein großer Anteil der Atmosphäre durch die Sublimation von Schwefeldioxideis gebildet wird“, sagte John Spencer, ein Wissenschaftler vom Southwest Research Institute, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. „Obwohl Ios hyperaktive Vulkane die eigentliche Quelle des Schwefeldioxids sind, kontrolliert das Sonnenlicht den atmosphärischen Druck im Verlauf eines Tages, indem es die Temperatur des Eises auf der Oberfläche kontrolliert. Wir haben das lange Zeit vermutet, aber jetzt konnten wir es endlich beobachten.“
Vor der Studie waren keine direkten Beobachtungen von Ios Atmosphäre bei einer Finsternis möglich, weil Ios Atmosphäre in der Dunkelheit von Jupiters Schatten schwer zu beobachten ist. Dieser Durchbruch war möglich, weil TEXES die Atmosphäre mittels ihrer Wärmestrahlung misst und nicht mittels Sonnenlicht. Das riesige Gemini North Telescope kann die schwachen Wärmesignaturen von Ios kollabierender Atmosphäre registrieren.
Tsangs und Spencers Beobachtungen wurden im Laufe zweier Nächte im November 2013 gemacht, als Io über 675 Millionen Kilometer von der Erde entfernt war. Bei beiden Gelegenheiten wurde Io beim Eintritt in und dem Austritt aus Jupiters Schatten beobachtet, sowie je etwa 40 Minuten lang davor und danach.
Io ist das vulkanisch aktivste Objekt im Sonnensystem. Gezeitenerwärmung, die Folge von Ios gravitativer Interaktion mit Jupiter, verursacht die vulkanische Aktivität des Mondes. Ios Vulkane emittieren schirmähnliche Wolken aus Schwefeldioxidgas, die eine Höhe von 480 Kilometern erreichen, und produzieren ausgedehnte Ströme aus basaltischer Lava, die hunderte Kilometer weit fließen kann.
Diese Studie kommt auch zum richtigen Zeitpunkt, wenn man bedenkt, dass die NASA-Raumsonde Juno am 4. Juli 2016 in den Orbit um Jupiter eintrat. „Io spuckt Gase aus, die sich schließlich in das Jupitersystem ausbreiten und letztendlich einige der beobachteten Auroras an den Polen Jupiters auslösen“, sagte Tsang. „Zu verstehen, wie diese Emissionen von Io kontrolliert werden, wird uns helfen, ein genaueres Bild des Jupitersystems zu zeichnen.“
Quelle: http://www.swri.org/9what/releases/2016/io-atmosphere-collapse-eclipse.htm
(THK)
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