Neue Analysen von Daten der Raumsonde Galileo enthüllen einen Ozean aus geschmolzenem oder teilweise geschmolzenem Magma unter der Oberfläche von Jupiters vulkanischem Mond Io.
Das Ergebnis kündigt die erste direkte Bestätigung dieser Art von Magmaschicht auf Io an und erklärt, warum der Mond das vulkanisch aktivste Objekt im bekannten Sonnensystem ist. Die Forschungsarbeit wurde von Wissenschaftlern an der University of California in Los Angeles, der University of California in Santa Cruz und der University of Michigan in Ann Arbor durchgeführt. Die Studie wird diese Woche im Journal Science veröffentlicht.
„Wir sind aufgeregt, weil wir letztendlich verstehen, woher Ios Magma kommt und weil wir eine Erklärung für einige der rätselhaften Signaturen haben, die wir in Galileos Magnetfelddaten sahen“, sagte Krishan Khurana, leitender Autor der Studie und früheres Mitglied im Galileo Magnetometer Team an der UCLA. „Es zeigte sich, dass Io kontinuierlich ein ‚Peilsignal‘ in Jupiters rotierendem Magnetfeld hinterlässt, das zu der Signatur passt, welche man von geschmolzenen oder teilweise geschmolzenen Gesteinen tief unter der Oberfläche erwarten würde.“
Io produziert jedes Jahr 100 Mal mehr Lava als alle Vulkane auf der Erde. Während die irdischen Vulkane in begrenzten Hotspots wie dem „Ring of Fire“ (Anm. d. Red.: der „Feuergürtel“) um den Pazifischen Ozean auftreten, sind Ios Vulkane über die gesamte Oberfläche verteilt. Ein globaler Magma-Ozean etwa 30 bis 50 Kilometer unter Ios Kruste hilft, die Aktivität des Mondes zu erklären.
„Es wurde nahe gelegt, dass die Erde und ihr Mond zur Zeit ihrer Entstehung vor Milliarden Jahren vergleichbare Magma-Ozeane besaßen, aber sie sind lange abgekühlt“, sagte Torrence Johnson, ein früherer Galileo Projektwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien). Er war nicht direkt an der Studie beteiligt. „Ios Vulkanismus zeigt uns, wie Vulkane arbeiten und öffnet ein Fenster in die Vergangenheit, in dem wir die vulkanischen Aktivitäten sehen, die auf der Erde und dem Mond während ihrer Frühgeschichte aufgetreten sein könnten.“
Die Voyager-Sonde der NASA entdeckte Ios Vulkane im Jahr 1979, was den Mond neben der Erde zum einzigen Körper im Sonnensystem machte, der aktive Magmavulkane besitzt. Die Energie für die vulkanische Aktivität stammt aus dem Durchkneten des Mondes durch Jupiters Gravitation; Io umkreist den größten Planeten des Sonnensystems.
Galileo wurde 1989 gestartet und trat 1995 in eine Umlaufbahn um Jupiter ein. In den Magnetfelddaten von Galileos Fly-By-Manövern von Io im Oktober 1999 und Februar 2000 erschienen unerklärliche Signaturen. Nach der erfolgreichen Mission wurde die Raumsonde 2003 absichtlich in Jupiters Atmosphäre gelenkt.
„Während der letzten Phase der Galileo Mission waren die Modelle der Interaktion zwischen Io und Jupiters starkem Magnetfeld, welches den Mond in geladene Teilchen taucht, nicht exakt genug, um zu verstehen, was in Ios Innenleben vor sich geht“, sagte Xianzhe Jia, Co-Autor der Studie an der University of Michigan.
Kürzliche Arbeiten in mineralischer Physik zeigten, dass eine Gruppe Gesteine, bekannt als „ultramafisches“ Gestein dazu fähig werden, grundlegenden elektrischen Strom zu leiten, wenn sie geschmolzen sind. Ultramafische Gesteine haben einen eruptiven Ursprung oder bilden sich durch das Abkühlen von Magma. Auf der Erde entstammen sie vermutlich dem Mantel. Das Ergebnis führte Khurana und seine Kollegen dazu, die Hypothese zu testen, laut derer die seltsame Signatur durch fließenden elektrischen Strom in einer geschmolzenen oder teilweise geschmolzenen Schicht aus dieser Art Gestein erzeugt wurde.
Die Tests zeigten, dass die von Galileo registrierte Signatur mit Gestein wie Lherzolith übereinstimmte, einem eruptiven Gestein, das reich an Magnesium- und Eisensilikaten ist und in Spitzbergen (Norwegen) gefunden wurde. Die Magma-Ozean-Schicht auf Io scheint mehr als 50 Kilometer dick zu sein und mindestens zehn Prozent seines Mantelvolumens auszumachen. Die glühende Temperatur des Magma-Ozeans übersteigt wahrscheinlich 1.200 Grad Celsius.
Die Galileo Mission wurde vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) für das Science Mission Directorate der NASA in Washington betrieben. Das JPL ist eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena.
Weiterführende Links:
Animation der beobachteten Magnetfeld-Anomalie: http://photojournal.jpl.nasa.gov/archive/PIA14116.mov
Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-141
(THK)
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