Die Juno-Sonde der NASA nimmt Lavaseen auf dem Jupitermond Io genau unter die Lupe

Neue Erkenntnisse der NASA-Sonde Juno liefern ein vollständigeres Bild der Ausdehnung der Lavaseen auf dem Jupitermond Io und enthalten erstmals Informationen über die dort ablaufenden vulkanischen Prozesse. Diese Ergebnisse stammen von Junos Jovian Infrarot Auroral Mapper (JIRAM)-Instrument, das von der italienischen Raumfahrtbehörde bereitgestellt wird und im Infrarotlicht „sieht“. Forscher veröffentlichten einen Artikel über Junos jüngste vulkanische Entdeckungen Erd- und Umweltkommunikation.

Io fasziniert Astronomen seit 1610, als Galileo erstmals den Jupitermond entdeckte, der etwas größer als die Erde war. Etwa 369 Jahre später fing die Raumsonde Voyager 1 der NASA einen Vulkanausbruch auf dem Mond ein. Nachfolgende Missionen zum Jupiter entdeckten zusammen mit anderen Vorbeiflügen an Io weitere Lavawolken sowie Lavaseen. Wissenschaftler glauben heute, dass Io, das von benachbarten Monden und dem riesigen Jupiter selbst wie eine Ziehharmonika gedehnt und komprimiert wird, die aktivste vulkanische Welt im Sonnensystem ist. Doch obwohl es viele Theorien über die Arten von Vulkanausbrüchen auf der Mondoberfläche gibt, gibt es nur wenige Daten, die sie stützen.

Im Mai und Oktober 2023 flog Juno an Io vorbei, das etwa 21.700 Meilen (35.000 Kilometer) bzw. 8.100 Meilen (13.000 Kilometer) entfernt war. Zu Junos Instrumenten, die den verführerischen Mond genau unter die Lupe nahmen, gehörte JIRAM.

JIRAM wurde entwickelt, um Infrarotlicht (das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist) einzufangen, das aus den Tiefen des Jupiters austritt, und untersucht die Wetterschicht bis zu 30 bis 45 Meilen (50 bis 70 Kilometer) unter den Wolkendecken des Gasriesen. Aber während Junos ausgedehnter Mission nutzte das Missionsteam das Instrument auch, um die Monde Io, Europa, Ganymed und Callisto zu untersuchen. Die Aufnahmen von JIRAM Io zeigten das Vorhandensein heller Ringe rund um den Boden vieler Hotspots.

„Die hohe räumliche Auflösung der Infrarotbilder von JIRAM in Kombination mit Junos günstiger Position bei Vorbeiflügen zeigte, dass die gesamte Oberfläche von Io mit Lavaseen bedeckt ist, die in calderaähnlichen Formationen enthalten sind“, sagte Alessandro Mura, Junos Co-Ermittler. vom Nationalen Institut für Astrophysik in Rom. „In der Region der Io-Oberfläche, wo wir die vollständigsten Daten haben, schätzen wir, dass etwa 3 % davon von einem dieser geschmolzenen Lavaseen bedeckt sind.“ (Eine Caldera ist eine große Senke, die entsteht, wenn ein Vulkan ausbricht und zusammenbricht.)

Feuerspeiende Seen

Die Io-Vorbeiflugdaten von JIRAM verdeutlichen nicht nur die reichlich vorhandenen Lavareserven des Mondes, sondern bieten auch Einblicke in das, was unter der Oberfläche passieren könnte. Infrarotbilder mehrerer Io-Lavaseen zeigen einen dünnen Lavakreis an der Grenze zwischen der zentralen Kruste, die den größten Teil des Lavasees bedeckt, und den Seewänden. Das Fehlen von Lavaströmen am Seeufer und darüber hinaus deutet darauf hin, dass die Schmelze wiederverwertet wird, was darauf hindeutet, dass ein Gleichgewicht zwischen der Schmelze, die in die Lavaseen ausgebrochen ist, und der Schmelze, die im unterirdischen System rezirkuliert wird, besteht.

„Wir haben jetzt eine Vorstellung davon, was die häufigste Art von Vulkanismus auf Io ist: riesige Lavaseen, in denen Magma aufsteigt und fällt“, erklärte Mura. „Die Lavakruste wird gezwungen, an den Seewänden zu brechen und bildet den typischen Lavaring, der in hawaiianischen Lavaseen zu sehen ist. Die Wände sind wahrscheinlich Hunderte von Metern hoch, was erklärt, warum im Allgemeinen kein Magmaaustritt aus den Pflöcken beobachtet wurde“ – schalenförmig Merkmale, die durch Vulkanismus entstanden sind – „und sich über die Oberfläche des Mondes bewegen“.

JIRAM-Daten deuten darauf hin, dass der größte Teil der Oberfläche dieser Io-Hotspots aus felsiger Kruste besteht, die aufgrund des zentralen Magmaauftriebs als zusammenhängende Oberfläche zyklisch ansteigt und abfällt. In dieser Hypothese verhindert die Reibung, dass die Kruste, wenn sie die Wände des Sees berührt, gleitet, sich verformt und schließlich auseinanderbricht, wodurch die Lava direkt unter der Oberfläche freigelegt wird.

Eine alternative Hypothese bleibt im Spiel: Magma quillt in der Mitte des Sees auf, dehnt sich aus und bildet eine Kruste, die am Rand des Sees absinkt und die Lava freilegt.

„Wir fangen gerade erst an, uns die JIRAM-Ergebnisse von nahen Vorbeiflügen an Io im Dezember 2023 und Februar 2024 anzusehen“, sagte Scott Bolton, Hauptforscher für Juno am Southwest Research Institute in San Antonio. „Die Beobachtungen zeigen faszinierende neue Einblicke in die vulkanischen Prozesse auf Io. Kombiniert man diese neuen Ergebnisse mit Junos längerfristiger Kampagne zur Überwachung und Kartierung der noch nie zuvor gesehenen Nord- und Südpolvulkane auf Io, erweist sich JIRAM als eines der wertvollsten Lernwerkzeuge.“ wie diese gequälte Welt funktioniert.

Am 13. Juni unternahm Juno ihren 62. Vorbeiflug am Jupiter, zu dem auch ein Vorbeiflug an Io in einer Höhe von etwa 18.175 Meilen (29.250 Kilometer) gehörte. Der 63. Vorbeiflug des Gasriesen ist für den 16. Juli geplant.