Wissenschaftler haben sich lange gefragt, wie der innerste Jupitermond Io mäandrierende Grate haben kann, die so groß sind wie jene in Filmen wie „Dune“. Jetzt hat eine Studie der Rutgers University eine neue Erklärung dafür gegeben, wie Dünen sogar auf einer so eisigen und aufgewühlten Oberfläche wie der von Io entstehen können.
Die Studie erschien im Journal Nature Communications und basiert auf einer Untersuchung der physikalischen Prozesse, die die Bewegung von Körnchen steuern, sowie einer Analyse von Bildern der 14 Jahre langen Mission der NASA-Raumsonde Galileo, die die Erstellung der ersten detaillierten Karten der Jupitermonde erlaubte. Die neue Studie wird unser wissenschaftliches Verständnis der geologischen Strukturen auf diesen planetenähnlichen Welten erweitern.
„Unsere Untersuchungen deuten auf die Möglichkeit von Io als eine neue ‚Dünenwelt'“, sagte der Erstautor George McDonald, ein Postdoktorand am Earth and Planetary Sciences Department der Rutgers University. „Wir haben einen Mechanismus vorgeschlagen und quantitativ überprüft, durch den Sandkörnchen sich bewegen können und damit könnten dort Dünen entstehen.“
Die gängige Theorie besagt, dass Dünen aufgrund ihrer Natur Hügel oder Grate aus Sand sind, die durch den Wind aufgetürmt werden. Wissenschaftler beschrieben in früheren Studien zwar dünenähnliche Strukturen auf der Oberfläche Ios , aber schlussfolgerten, dass die Grate keine Dünen sein können, weil die Windkräfte auf Io wegen seiner dünnen Atmosphäre zu schwach sind.
„Diese Arbeit sagt uns, dass die Umgebungen, in denen Dünen vorkommen, beträchtlich vielfältiger sind als die klassischen, endlosen Wüstenlandschaften in Regionen der Erde oder auf dem fiktionalen Planeten Arrakis im Film ‚Dune'“, sagte McDonald.
Die Galileo-Mission, die von 1989 bis 2003 dauerte, brachte so viele wissenschaftliche Premieren, dass Forscher bis heute die von ihr gesammelten Daten analysieren. Eine der wichtigsten Erkenntnisse aus den Daten war das hohe Ausmaß an vulkanischer Aktivität auf Io – so stark, dass seine Vulkane die Oberfläche der kleinen Welt wiederholt und schnell neu gestalten.
Ios Oberfläche ist eine Mischung aus erstarrten Lavaströmen und Sand, fließenden, „effusiven“ Lavaströmen sowie „Schnee“ aus Schwefeldioxid. Die Wissenschaftler nutzten mathematische Gleichungen, um die Kräfte zu simulieren, die auf ein einzelnes Basalt- oder Frostkörnchen wirken, und dessen Bahn zu berechnen. Wenn Lava in Schwefeldioxid unter der Mondoberfläche fließt, dann ist ihre Abluft „dicht und schnell genug, um Körnchen auf Io zu bewegen und möglicherweise die Bildung großräumiger Strukturen wie Dünen zu erlauben“, sagte McDonald.
Nachdem die Forscher einen Mechanismus abgeleitet hatten, durch den Dünen entstehen konnten, betrachteten sie Bilder der Galileo-Mission von Ios Oberfläche und suchten nach weiteren Beweisen. Die Abstände der Strukturen und das von ihnen beobachtete Verhältnis von Höhe zu Breite stimmte mit jenen von Dünen auf der Erde und anderen Planeten überein.
„Arbeiten wie diese erlauben uns wirklich zu verstehen, wie das Universum funktioniert“, sagte Lujendra Ojha, eine Co-Autorin und Assistenzprofessorin am Department of Earth and Planetary Sciences. „Letztendlich ist es das, was wir in der Planetenforschung versuchen zu tun.“
An der Studie wirkten außerdem Autoren der University of Oregon, des Massachusetts Institute of Technology, der Texas A&M University und des Jet Propulsion Laboratory am California Institute of Technology mit.
(THK)
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