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Warum sich Ganymed und Kallisto unterschiedlich entwickelten

Ganymed ist der dritte und größte der vier großen Monde des Planeten Jupiter und der größte Mond des Sonnensystems. Kallisto umkreist den Jupiter außerhalb des Ganymed und ist etwa so groß wie der Planet Merkur. Damit ist er der drittgrößte Mond des Sonnensystems. Ganymed und Kallisto entstanden zur gleichen Zeit, aus der gleichen Region der solaren Urwolke. Doch damit enden auch schon die Gemeinsamkeiten. Denn während Ganymeds Inneres in einen metallischen Kern und mehrere Schichten differenziert ist, blieb Kallisto unvollkommen differenziert: er besteht aus einer Mischung aus Silikatgestein und Eis. Und auch die Oberflächenstrukturen der beiden Jupitermonde unterscheiden sich: einer einheitlichen, ungewöhnlich dunklen und mit Kratern übersäten Eisoberfläche bei Kallisto steht bei Ganymed eine Zweiteilung in eine alte, dunkle Hälfte und eine hellere, durch viele Verwerfungen gekennzeichnete gegenüber.
Seitdem vor 30 Jahren die Voyager-Raumsonden die ersten Daten über die beiden Monde zur Erde sendeten, ist die Frage unbeantwortet, warum Ganymed und Kallisto solche Unterschiede aufweisen. Jetzt haben Amy C. Barr und Robin M. Canup vom Southwest Research Institute (SwRI) eine Erklärung gefunden, die die Wurzeln der ungleichen Entwicklung in die Frühzeit des Sonnensystems verlegt.
In dieser Zeit des sog. Late Heavy Bombardment vor rund 3,8 Milliarden Jahren wurden die jungen Planeten immer wieder durch Einschläge von kleineren und größeren Gesteinsbrocken – Resten der Planetenbildung – getroffen. Die Forscher modellierten die Ereignisse zu dieser Zeit und analysierten, wie stark wiederholte Treffer einen Himmelskörper von der Größe der beiden Monde aufheizen und aufschmelzen lassen. Es zeigte sich, dass beide Himmelskörper damals ganz unterschiedlich stark vom Bombardement betroffen waren: Ganymed wurde so gründlich und tief aufgeschmolzen, dass die gesamte Hitze nicht so schnell ins All entweichen konnte; das gesamte Gestein des Mondes sank in sein Zentrum. Kallisto hingegen erhielt deutlich weniger Treffer und entging damit dem vollständigen Schmelzen.
Eine Schlüsselrolle dafür spielte der Jupiter: seine starke Anziehungskraft zog die Gesteinsbrocken aus dem All geradezu an. Weil aber Ganymed dem Gasriesen näher ist, bekam er auch die größere Menge an Asteroiden und Kometen ab. Mehr als doppelt so häufig, so die Berechnungen der Wissenschaftler, wurde der große Mond getroffen. Zudem, auch das zeigte die Simulation, waren die Objekte beim Einschlag auf Ganymed deutlich schneller und damit auch energiereicher. Dadurch heizte sich Ganymed erheblich stärker auf als Kallisto; die Energie reichte aus, um den Differenzierungsprozess in Gang zu setzen. Kallisto hingegen strahlte die Energie größtenteils wieder ins All ab und blieb daher fest.

SwRI researchers offer explanation for the differences between Ganymede and Callisto

Bildmaterial und Videoanimation zur Pressemeldung des SwRI

Solscape: Ganymed – eine Welt aus Kratern und Spalten

Solscape: Kallisto – eine alte, mit Kratern übersäte Welt

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