Infrarotbilder von der Treibstoffdebatte der NASA-Raumsonde Juno über das Innenleben von Io, Jupiters heißestem Vulkanmond.
Die neuen Erkenntnisse liefern ein vollständigeres Bild der Ausdehnung der Lavaseen auf Io und enthalten erstmals Informationen über die dort stattfindenden vulkanischen Prozesse. Diese Ergebnisse stammen mit freundlicher Genehmigung von Junos JIRAM-Instrument (Jovian Infrarot Auroral Mapper), das von der italienischen Raumfahrtbehörde bereitgestellt wird und im Infrarotlicht „sieht“. Die Forscher haben einen Artikel über Junos jüngste vulkanische Entdeckungen in Communications Earth and Environment veröffentlicht.
Io fasziniert Astronomen seit 1610, als Galileo Galilei erstmals den Jupitermond entdeckte, der etwas größer als die Erde ist. Etwa 369 Jahre später fing die Raumsonde Voyager 1 der NASA einen Vulkanausbruch auf dem Mond ein. Nachfolgende Jupiter-Missionen mit weiteren Vorbeiflügen an Io entdeckten weitere Lavawolken und Lavaseen. Wissenschaftler glauben heute, dass Io, das von benachbarten Monden und dem massiven Jupiter selbst wie eine Ziehharmonika gedehnt und komprimiert wird, die vulkanisch aktivste Welt im Sonnensystem ist. Doch obwohl es viele Theorien über die Arten von Vulkanausbrüchen gibt, die auf der Mondoberfläche auftreten, gibt es nur wenige Daten, die sie stützen.
Im Mai und Oktober 2023 passierte Juno Io und kam auf etwa 35.000 bzw. 13.000 Kilometer heran. Zu den Juno-Instrumenten, denen es gelungen ist, einen guten Blick auf den faszinierenden Mond zu werfen, gehört JIRAM.
JIRAM wurde entwickelt, um Infrarotlicht (für das menschliche Auge nicht sichtbar) einzufangen, das aus den Tiefen des Jupiters austritt, und erforscht die meteorologische Schicht bis zu 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. JIRAM-Bilder von Io zeigten das Vorhandensein heller Ringe rund um die Böden zahlreicher Hotspots.
„Die hohe räumliche Auflösung der Infrarotbilder von JIRAM in Kombination mit Junos günstiger Position während des Vorbeiflugs zeigte, dass die gesamte Oberfläche von Io von Lavaseen in Form von Calderas bedeckt ist“, sagte Alessandro Mura, PhD, in einer Erklärung -Forscher am Nationalen Institut für Astrophysik in Rom. „In der Region der Io-Oberfläche, in der wir die umfassendsten 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.)
Daten von JIRAMs Io-Vorbeiflug verdeutlichen nicht nur die reichlich vorhandenen Lavareserven des Mondes, sondern geben auch Einblick in das, was möglicherweise unter der Oberfläche passiert. Infrarotbilder mehrerer Lavaseen auf Io zeigen einen dünnen Lavakreis am Rand, zwischen der zentralen Kruste, die den größten Teil des Lavasees bedeckt, und den Seewänden. Das Fehlen von Lavaströmen am Rande des Sees und darüber hinaus weist darauf hin, dass ein Gleichgewicht zwischen geschmolzenem Material, das in den Lavaseen ausgebrochen ist, und geschmolzenem Material besteht, das in das unterirdische System zurückfließt.
„Jetzt haben wir eine Vorstellung davon, was die häufigste Art von Vulkanismus auf Io ist: riesige Lavaseen, in denen Magma aufsteigt und fällt“, sagte 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 man im Allgemeinen kein Magma beobachtet, das aus Pateras (schalenförmigen Strukturen) austritt durch Vulkanismus entstanden) „und sich über die Mondoberfläche bewegt.“
Die JIRAM-Daten deuten darauf hin, dass der größte Teil der Oberfläche dieser Io-Hotspots aus einer felsigen Kruste besteht, die sich aufgrund des zentralen Auftriebs von Magma als zusammenhängende Oberfläche zyklisch auf und ab bewegt. Da die Kruste in dieser Hypothese die Seewände berührt, wird sie durch Reibung daran gehindert, zu verrutschen, was dazu führt, dass sie 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, breitet sich aus und bildet eine sinkende Kruste am Rand des Sees, wodurch die Lava freigelegt wird.
„Wir beginnen mit der Analyse der JIRAM-Ergebnisse von nahen Vorbeiflügen an Io im Dezember 2023 und Februar 2024“, sagte Scott Bolton, Juno-Hauptforscher am Southwest Research Institute in San Antonio. „Die Beobachtungen liefern faszinierende neue Informationen über die vulkanischen Prozesse auf Io. Durch die Kombination dieser neuen Ergebnisse mit Junos langfristiger Kampagne zur Überwachung und Kartierung der noch nie zuvor gesehenen Vulkane am Nord- und Südpol von Io erweist sich JIRAM als einer der wertvollsten.“ Werkzeuge, um zu lernen, wie diese gequälte Welt funktioniert.
Am 13. Juni unternahm Juno seinen 62. Vorbeiflug am Jupiter (einschließlich eines Vorbeiflugs an Io in einer Höhe von etwa 29.250 Kilometern). Der 63. Vorbeiflug des Gasriesen ist für den 16. Juli geplant.
