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Archiv für Jupiter

Europa – eine helle, ebenmäßige Welt

Der kleinste Galileische Mond, Europa, ist gleichzeitig auch der hellste. Während seine mittlere Dichte darauf schließen lässt, dass er aus Gestein besteht, reflektiert seine Oberfläche das Sonnenlicht wie Eis. Und in der Tat ist der Mond auch mit einer riesigen Kruste aus Wassereis überzogen. Europa hat die ebenmäßigste Oberfläche aller Planeten und Monde im Sonnensystem – auf ihm gibt es keine Erhebung mit über 100 Metern Höhe und so gut wie keine Einschlagskrater. Man sieht lediglich ein Netz langer, flacher und dunkler Streifen.
Die Gezeitenerwärmung wirkt auf Europa genauso wie auf Io, allerdings in geringerem Maße, da Europa weiter von Jupiter entfernt ist. Offenbar reicht sie aber aus, um Wasser am Gefrieren zu hindern: unter der wenige Kilometer dicken Eisschicht bedeckt ein riesiger Ozean aus flüssigem Wasser die Oberfläche des Jupitermondes.
Der Eispanzer zeigt zahlreiche Brüche, die durch eine globale Ausdehnung, vereinzelte Meteoriteneinschläge oder Jupiters Gezeitenkraft verursacht wurden. Dadurch quoll schmutziges Wasser nach oben und gefror in langen dunklen Streifen aus. Europas Oberfläche ähnelt in vielerlei Hinsicht den arktischen Eisfeldern der Erde, in denen Wasserströmungen das Eis aufbrechen. Auch hier dringt Wasser nach oben und gefriert in den Spalten.
Weil flüssiges Wasser als wichtigste Voraussetzung für Leben angesehen wird, könnte Europa vielleicht die besten Chancen für das Vorhandensein von außerirdischem Leben bieten. Wegen der festen und einige Kilometer dicken Eiskruste wären eventuelle Lebensformen zur Aufrechterhaltung ihrer Funktionen allerdings auf andere Energiequellen als auf das Sonnenlicht angewiesen. Vorstellbar wären einfache Lebewesen, die ihren Energiebedarf an heißen Quellen auf dem Grund des mondweiten, subglazialen Ozeans decken.
Seit einigen Jahren werden Sonden erprobt, die sich durch den Eispanzer Europas hindurch schmelzen könnten, um dann vom Wasser des Ozeans Proben zu entnehmen. Auch kleine, ferngesteuerte Forschungs-U-Boote wurden bereits getestet, die künftig den Ozean auf Europa erkunden könnten.

Ice on Europa

Europa’s geology

Scars from Europa’s Polar Wandering Betray Ocean Beneath

Is Tyre Macula An Ice Cauldron?

Europa Has Enough Oxygen For Life

Eissonde SUSI soll zum Jupiter-Mond Europa

Prototype Space Probe Prepares To Explore Earth’s Deepest Sinkhole

Bildergalerie
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Die Oberfläche Europas ist von einem Netz dunkler Linien überzogen. Sie sind die Folge innerer Spannungen, bei denen der Eismantel zerbrach. Die dabei entstandenen Risse sind mehrere 1.000 Kilometer lang, aber nicht einmal 100 Meter tief. Die Spalten füllten sich mit schmutzigem Wasser aus dem wärmeren Inneren des Mondes.
Bildmosaik aus Aufnahmen der Raumsonde Voyager 2 vom 9. Juli 1979.
(NASA, JPL, Bildmosaik: astroarts.org)

Jupitermond Europa

Dieses von der Raumsonde Galileo aufgenommene, farbverstärkte Bild zeigt die zerbrochene Eiskruste in der Conamara-Region des Jupitermondes Europa. Die blauen und weißen Gebiete sind von einer feinen Schicht Eisstaub bedeckt, welcher bei der Entstehung des 26 km großen Pwyll-Impaktkraters ausgeworfen wurde. Die Aufnahme, die ein Gebiet von 70 mal 30 km abdeckt, ist eine Kombination niedrig aufgelöster Bilder in den Spektralbereichen Violett, Grün und Infrarot vom September und Dezember 1996 mit einem hochaufgelösten Bildmosaik vom 20. Februar 1997.
(NASA, PIRL, University of Arizona)

Chaotisches Terrain in Europas Conamara-Region.

Europa über Jupiters Großem Roten Fleck.
Bildmosaik aus Aufnahmen der Raumsonde Voyager 1 vom 3. März 1979.
(NASA, JPL, Bildmosaik: Michael Benson, Kinetikon Pictures)

Europa über Jupiters Großem Roten Fleck.

Bei ihrem Vorbeiflug an Jupiter am 28. Februar 2007 machte die Raumsonde New Horizons mit ihrem Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) diesen wunderschönen Schnappschuss vom Mond Europa, wie er gerade über Jupiters Horizont aufgeht.
(NASA, JHU/APL, SwRI)

Europaaufgang über Jupiters Horizont.

Die Raumsonde Voyager 1 machte diese Aufnahme von Jupiter und seinen beiden Satelliten Io (links) und Europa am 13. Februar 1979 während ihrer Annäherung an den Gasplaneten.
Io befand sich zu diesem Zeitpunkt etwa 350.000 Kilometer oberhalb des Großen Roten Flecks, Europa etwa 600.000 Kilometer oberhalb von Jupiters Wolkenobergrenze.
(NASA/JPL/astroarts.org)

Jupiter mit Io und Europa.

Morgen hier bei Solscape: Ganymed – eine Welt aus Kratern und Spalten

Io – eine geologisch aktive Welt

Der innerste Galileische Mond, Io, hat fast dieselbe Dichte und Größe wie unser Mond, zeigt aber keinerlei Einschlagskrater. Stattdessen entdeckten die Voyager-Sonden Eruptionswolken, Vulkankegel und dampfende Lavaseen. Die Menge des Materials, die von Ios Vulkanen ausgeschleudert wird, reicht aus, um innerhalb einer Zeitspanne von einer Million Jahren die gesamte Oberfläche mit einer 100 Meter dicken Schicht zu bedecken. Die Kameras auf Voyager 1 registrierten 8 große Ausbrüche zur selben Zeit – hier auf der Erde ereignen sich so viele große Eruptionen allenfalls innerhalb eines Jahrhunderts. Damit ist Io der vulkanisch aktivste Körper im Sonnensystem.
Wie in einem Geysir schießt das Material mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Kilometer pro Sekunde (der dreifachen Schallgeschwindigkeit) mehrere hundert Kilometer in die Höhe. Da Io nur eine geringe Schwerkraft und eine dünne Atmosphäre besitzt, dehnen sich die Fontänen weithin aus und lagern das Material in einem Ring mit einem Durchmesser von bis zu 1.400 Kilometern um den entsprechenden Vulkan herum ab.
Ios Vulkane kehren förmlich das Innere des Mondes nach außen und erneuern ständig die Oberfläche. Da das derzeit sichtbare Oberflächenmaterial, wie bereits erwähnt, vor nicht mehr als einer Million Jahren aus dem Inneren gekommen ist, haben sich Mantel und Kruste in der gesamten Geschichte des Mondes bereits mehrfach erneuert.
Die Vulkanaktivität erkennt man auch an den großen Calderen und den mit ihnen verbundenen Lavaflüssen. Hunderte Vulkankegel übersäen die Oberfläche des Jupitermondes, und die von ihnen ausgehende Wärme lässt sich sogar von der Erde aus nachweisen.
Was ist der Motor für diese ungewöhnlich heftige Aktivität? Sowohl die Wärme aus der Entstehungsphase des Mondes als auch aus dem radioaktiven Zerfall sollte längst in den Weltraum entwichen sein. Es sind die enorme Schwerkraft Jupiters und die äußeren Galileischen Monde, vor allem Europa, die ständig an Io ziehen und ihn verformen. Bei jedem Umlauf um Jupiter hebt und senkt sich die Oberfläche Ios um etwa 300 Meter. Io wird also regelrecht durchgeknetet und dadurch aufgeheizt. So kommt es, dass das Gestein im Inneren schmilzt.
Möglicherweise hat sich durch die hohen Temperaturen aber auch das ursprünglich vorhandene Wasser verflüchtigt. Wenn es jedoch kein Wasser gibt, was treibt dann die Vulkanausbrüche an? Eine Theorie geht davon aus, dass in geringer Tiefe flüssiges Schwefeldioxid und geschmolzener Schwefel miteinander in Kontakt kommen und heftig reagieren. Das Schwefeldioxid wird dabei verdampft, und eine Mischung aus Flüssigkeit und Gas schießt in einer Röhre nach oben. Nach einer anderen Theorie können die Ausbrüche auch dadurch zustande kommen, dass heiße Silikate in der Kruste des Mondes Schwefel verdampfen.

Io: Jupiter’s Volcanic Moon

New estimates for Io eruption temperatures: Implications for the interior

Bildergalerie
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Der größte bekannte Vulkan auf Io erhielt seinen Namen nach dem hawaiischen Gott der Vulkane, Pele. Oben rechts erkennt man die Eruptionswolke, die sich etwa 300 Kilometer über die Oberfläche erhebt. Sie wurde aus dem zentralen, blau-weißen Bergkomplex ausgestoßen. Die konzentrischen Ringe um den Bergkomplex bestehen aus Material, das sich um die Quelle der Vulkanwolke herum abgelagert hat. Der äußere braune Ring besitzt einen Durchmesser von etwa 1.400 Kilometern.
Bildmosaik aus farb- und kontrastverstärkten Aufnahmen der Raumsonde Voyager 1.
(Alfred McEwan, Tammy Rock, Laurence Soderblom, NASA/JPL/USGS, astroarts.org)

Der aktive Vulkan Pele auf Io.

Dunkle Lavaflüsse schlängeln sich über die Oberfläche von Io. Die verschiedenen Farben stammen von Schwefel oder Schwefelverbindungen mit unterschiedlichen Temperaturen. Einige Lavaflüsse erstrecken sich über 200 Kilometer von den heißen Vulkankegeln, wie Ra Caldera (unten links), in die kühleren Gegenden.
Das Bildmosaik aus Aufnahmen der Raumsonde Voyager 1 deckt einen Bereich von etwa 2.100 km Länge ab.
(Alfred McEwan, NASA/JPL/USGS, astroarts.org)

Lavaflüsse auf Io.

Hochaufgelöste Aufnahme des Jupitermondes Io, fotografiert am 3. Juli 1999 von der Raumsonde Galileo aus einer Entfernung von 130.000 km.
(NASA, JPL, PIRL, University of Arizona)

Globale Ansicht des Jupitermondes Io.

Globale Ansicht des Jupitermondes Io, aufgenommen am 1. März 2007 von der Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC) an Bord der Raumsonde New Horizons. Am oberen Rand von Io erkennt man die etwa 330 km hohe Eruptionswolke des Vulkans Tvashtar. Der rote Punkt darunter ist glühende Lava in der Caldera des Vulkans.
(NASA, JHU/APL, SwRI, astroarts.org)

Io mit Eruptionswolke des Vulkans Tvashtar.

Morgen hier bei Solscape: Europa – eine helle, ebenmäßige Welt

Galilei und die Entdeckung der Jupitermonde

Heute vor 400 Jahren, in der Nacht vom 7. auf den 8. Januar 1610, entdeckte der italienische Physiker, Mathematiker und Astronom Galileo Galilei mit einem selbstkonstruierten Teleskop die vier größten Trabanten des Jupiter, die wir ihm zu Ehren die Galileischen Monde nennen.
Im März 1610 veröffentlichte Galilei seine astronomischen Entdeckungen in der Schrift “Sidereus Nuncius” (Sternenbote). Die Schrift sorgte für großes Aufsehen, da sie das heliozentrische Weltbild des Kopernikus unterstützte. Galilei legte damit den Grundstein für die moderne Astronomie.

Titelseite des Sidereus Nuncius von 1610.
(INAF-Osservatorio Astronomico di Brera/
astroarts.org)
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Galileis Beschreibung der Satelliten des Jupiter.
(INAF-Osservatorio Astronomico di Brera/astroarts.org)
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Die vier Galileischen Monde umrunden Jupiter nahezu in seiner Äquatorebene auf fast kreisförmigen Bahnen und kehren ihm immer dieselbe Seite zu. Sie heißen in der Reihenfolge ihres Abstandes vom Planeten: Io, Europa, Ganymed und Kallisto.
Die Monde erhielten ihre Namen nach den Geliebten des Göttervaters Zeus. Zeus verwandelte Io in eine silberglänzende Kuh, um sie vor seiner eifersüchtigen Frau Hera zu verstecken, und Kallisto musste zur Strafe für ihre Liebschaft mit Zeus den Rest ihres Lebens als Bärin verbringen. Für Europa verwandelte sich Zeus in einen weißen Stier und entführte sie nach Kreta, während Ganymed ein Trojanischer Jüngling war, der, entführt von Zeus in Gestalt eines Adlers, seinen Dienst als Mundschenk an der Göttertafel versah.
Details der ungewöhnlichen Welten, von denen jede ihr eigenes Gesicht hat, offenbarten erst die Voyager-Raumsonden in den 1970er Jahren.

Die vier größten Jupitermonde
Io, Europa, Ganymed und Kallisto (v.l.n.r.),
aufgenommen von der Raumsonde Galileo.
(NASA/JPL/DLR)
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Morgen hier bei Solscape: Io – eine geologisch aktive Welt

Hubble-Bild von Einschlagnarbe auf Jupiter

hs-2009-23-b-web

Foto der Einschlagnarbe auf Jupiter,
aufgenommen am 23. Juli 2009
mit Hubble's Wide Field Camera 3.
(NASA, ESA, H. Hammel
(Space Science Institute, Boulder, Colo.),
and the Jupiter Impact Team)

Wissenschaftler der NASA haben ihre Checks und Kalibrierungsarbeiten an den neuen Instrumenten von Hubble unterbrochen, um mit dem Weltraumteleskop die am vergangenen Sonntag entdeckte Einschlagnarbe auf Jupiter näher in Augenschein zu nehmen. Das Hubble-Bild der von einem Kometen oder Asteroiden erzeugten Einschlagnarbe, aufgenommen am 23. Juli, ist das bislang schärfste im sichtbaren Licht und zugleich die erste wissenschaftliche Aufnahme des Weltraumteleskops nach seiner Instandsetzung und Modernisierung im Mai 2009. Die Beobachtungen wurden mit der neuen Hubble-Kamera, der noch nicht vollständig kalibrierten (!) Wide Field Camera 3 (WFC3) durchgeführt.

Hubble Captures Rare Jupiter Collision

Wie groß war das Objekt, das auf Jupiter einschlug?

Mit einem Durchmesser von rund 5.000 Kilometern besitzt der dunkle Fleck etwa die Größe des Planeten Merkur. Seine ovale Form lässt auf eine deutlich geneigte Flugbahn des Impaktors schließen. Größe und Farbe des Flecks entsprechen in etwa den Einschlagnarben, die von den mittelgroßen Fragmenten (Durchmesser zwischen 380 und 660 m; siehe (2)) des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf dem Jupiter hinterlassen wurden.
Shoemaker-Levy 9 hatte ursprünglich einen Durchmesser von rund 4 km (1). Aufgrund der Gravitationswirkung des Jupiter zerfiel er in 21 Fragmente mit Durchmessern zwischen 50 und 1.270 m (2).
Eine Studie geht davon aus, dass Kometen mit 0,3 km Durchmesser etwa alle 500 Jahre und Kometen mit 1,6 km Durchmesser etwa alle 6.000 Jahre auf dem Jupiter einschlagen (3).
Es erscheint deshalb plausibel, dass der für den jetzigen Fleck verantwortliche Impaktor nicht größer als eines der mittelgroßen Fragmente von Shoemaker-Levy 9 gewesen sein kann.

(1) Zamarashkina, M. D.; Medvedev, Y. D.: “Estimation of the Nucleus Size of Comet Shoemaker-Levy 9 under the Assumption of Its Step-by-Step Disintegration“. Solar System Research, Vol. 38, 3, Pages 219f.
(2) Crawford, D. A.: “Comet Shoemaker-Levy 9 fragment size and mass estimates from light flux observations“. Conference Paper, 28th Annual Lunar and Planetary Science Conference, p. 267.
(3) Roulston, M. S.; Ahrens, T. J.: “Impact Mechanics and Frequency of SL9-Type Events on Jupiter“. Icarus 126 (1): 138–147.

Impakt auf Jupiter! (Update)

jupiter_impact

Diese Aufnahme des Keck II-Teleskops
zeigt die Einschlagstelle auf Jupiter im Infrarot.
(Foto: Paul Kalas (UCB), Michael Fitzgerald (LLNL/UCB),
Franck Marchis (SETI Institute/UCB), James Graham (UCB))

Fast genau 15 Jahre nach den Einschlägen der Fragmente des Kometen Shoemaker-Levy 9 hat der australische Amateurastronom Anthony Wesley am Sonntagnachmittag nahe dem Südpol des Gasplaneten Jupiter einen dunklen Fleck ausgemacht (und später auch fotografiert).
Beobachtungen mit Hilfe des Infrarot-Teleskops der NASA (IRTF) und des Keck II-Teleskops (beide auf Hawaii) bestätigen mittlerweile, dass der Fleck vom Einschlag eines Asteroiden oder Kometen herrührt.
Da der Fleck auf Amateuraufnahmen, die am Sonntagmorgen gemacht wurden, noch nicht zu sehen ist, hat der Einschlag offenbar am Sonntagmittag stattgefunden.

Impact mark on Jupiter, 19th July 2009

Jupiter Adds a Feature

New NASA Images Indicate Object Hits Jupiter

PIA12148: Jupiter Impact Scar

PIA12147: Jupiter Impact Scar

Surprise Collision on Jupiter Captured by Gemini Telescope

Jupiter: Ein Kannibale unter den Planeten

Wie das Wissenschaftsmagazin “NewScientist” berichtet, haben Computersimulationen der Entstehung der Jupitermonde ergeben, dass mindestens 5 Generationen von Monden von Jupiter regelrecht aufgefressen worden sind. Die Galileischen Monde sind demnach die letzten Überlebenden dieses Prozesses.

Cannibalistic Jupiter ate its early moons

Origin of Europa and the Galilean Satellites

Gefräßiger Planet – Jupiter schluckte seine Monde

ESA und NASA planen weitere Missionen zu den äußeren Planeten

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Künstlerische Darstellung
der Europa Jupiter System Mission (links)
und der Titan Saturn System Mission (rechts).

Die europäische Weltraumagentur ESA und die NASA setzen ihre Zusammenarbeit bei der Erkundung des Sonnensystems fort. Bei einem Treffen in Washington vereinbarten Vertreter beider Organisationen, gemeinsame Missionen zu den Planeten Jupiter und Saturn zu schicken. Die Europa Jupiter System Mission vereint Elemente mehrerer früherer Missionskonzepte von ESA und NASA. Zu den wissenschaftlichen Zielen gehört unter anderem die Erkundung der flüssigen Ozeane, die unter den Eiskrusten der Jupitermonde Europa und Ganymed vermutet werden. Eine ähnliche Zielsetzung verfolgt die Titan Saturn System Mission, die neue Daten über die Saturnmonde Titan und Enceladus sammeln soll. Diese Mission könnte auch einen Lander oder einen Forschungsballon umfassen.

NASA and ESA Prioritize Outer Planet Missions

Ich bin dann mal eben weg…

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Ganymed verschwindet hinter dem Jupiter.
(NASA, ESA und
E. Karkoschka (University of Arizona))

In einem ganz besonderen Moment hat das Weltraumteleskop Hubble den Jupitermond Ganymed abgelichtet. Eine jetzt veröffentlichte Aufnahme zeigt, wie sich der Mond gerade hinter den Gasplaneten schiebt und nur noch teilweise sichtbar ist.
Ganymed hat einen Durchmesser von fast 5.300 Kilometern und ist damit größer als der Planet Merkur. Von der Erde aus gesehen, verschwindet Ganymed alle sieben Tage hinter dem östlichen Horizont des Jupiter, um wenig später auf der anderen Seite wieder zu erscheinen.

Hubble Catches Jupiter’s Largest Moon Going to the ‘Dark Side’

Gezeitenkräfte halten Europas Ozean flüssig

Der Planet Jupiter kann in seinem Eismond Europa so starke Gezeitenkräfte hervorrufen, dass unter seiner dicken Eisdecke ein flüssiger Ozean schwappt. Die Gezeitenkräfte verursachen im Ozean Wellenbewegungen und -strömungen, die Wärme in die Umgebung abgeben und das Wasser flüssig halten. Diese Wellenheizung ist weitaus effizienter als andere Mechanismen und könnte auch den Flüssigkeiten auf den Jupitermonden Kallisto und Ganymed sowie denen auf dem Saturnmond Titan die nötige Wärmeenergie zuführen. Dies hat Robert Tyler von der University of Washington in Seattle anhand von Daten des Jupitermondes Europa berechnet.
Auf der Oberfläche von Europa beträgt die Temperatur minus 150 Grad Celsius. Der Mond ist mit einer Eiskruste überzogen, darunter befindet sich ein Ozean von bis zu 100 Kilometern Tiefe. Tyler untersuchte nun die Mechanismen, die genug Wärme bereitstellen könnten, um solch einen Ozean flüssig zu halten. Dazu untersuchte er die Ausbreitungs- und Strömungsmöglichkeiten des Wassers unter der Eisschicht. Er fand bestimmte Muster von Wellenbewegungen, die insbesondere von der Neigung der Achse von Europa zur Umlaufbahn um Jupiter abhängen. Die Gezeitenkräfte des Jupiters auf Europa regen diese Wellenmuster an und deponieren dabei große Mengen an Bewegungsenergie im Ozean. Über Reibungskräfte in der Flüssigkeit verteilt sich diese Energie als Wärme im Wasser und hält dieses flüssig.

Europa does the wave to generate heat

Strong ocean tidal flow and heating on moons of the outer planets

Europa’s Salty Surface

Ice on Europa