Wasserdampf auf Ganymed

Der Jupitermond Ganymed ist der größte Mond des Sonnensystems und mit 5262 km Durchmesser sogar größer als der Planet Merkur. Doch während der sonnennächste Planet trocken und heiß ist, ist Ganymed das komplette Gegenteil. Der Mond beherbergt mehr Wasser, als alle Erdozeane zusammen fassen. Da er allerdings so weit von der Sonne entfernt orbitiert, ist das meiste Wasser gefroren. Alles? Nein. In 160 Kilometern Tiefe befindet sich unter der eisigen Kruste ein flüssiger Ozean, der von der Anziehungskraft des Gasriesen Jupiter erwärmt wird.

Aber auch an der Oberfläche ist Wasser nicht nur gefroren zu finden, wie das Hubble-Weltraumteleskop jetzt nachweisen konnte. Bereits 1998 nahm es die ersten UV-Bilder von Ganymed auf, die ein besonderes Muster in den Emissionen der Mondatmosphäre zeigten. Der Mond zeigt Polarlichtbänder, die den Polarlicht-Ovalen der Erde ähneln. Diese Bilder waren daher ein Beweis dafür, dass Ganymed ein permanentes Magnetfeld besitzt. Die Ähnlichkeiten zwischen den beiden ultravioletten Beobachtungen wurden durch das Vorhandensein von molekularem Sauerstoff, O2, erklärt. Für die Unterschiede machte man die Existenz von atomarem Sauerstoff, O, verantwortlich, der ein Signal erzeugt, das die eine UV-Farbe stärker beeinflusst als die andere.

2018 maß ein Forscherteam unter Leitung von Lorenz Roth vom KTH Royal Institute of Technology in Stockholm die Menge des atomaren Sauerstoffs auf Ganymed, wobei das Team neue und Archiv-Aufnahmen verglich. Überraschenderweise und im Gegensatz zu den ursprünglichen Interpretationen der Daten von 1998 entdeckten die Forscher nun, dass es kaum atomaren Sauerstoff in der Atmosphäre von Ganymed gibt. Das bedeutet, dass es eine andere Erklärung für die scheinbaren Unterschiede zwischen den UV-Aurora-Bildern geben muss.

Die Erklärung entdeckten Roth und sein Team dann in der relativen Verteilung der Polarlichter in den beiden Bildern. Die Oberflächentemperatur von Ganymed schwankt im Tagesverlauf stark, und um die Mittagszeit kann es in Äquatornähe so warm werden, dass die eisige Oberfläche kleine Mengen von Wassermolekülen abgibt. Tatsächlich korrelieren die wahrgenommenen Unterschiede zwischen den UV-Bildern direkt damit, wo Wasser in der Mondatmosphäre zu erwarten wäre.

„Ursprünglich hatte man nur das O2 beobachtet“, erklärt Roth. „Dieses entsteht, wenn geladene Teilchen die Eisoberfläche erodieren. Der Wasserdampf, den wir jetzt gemessen haben, stammt aus der Eissublimation, die durch das thermische Entweichen von H2O-Dampf aus warmen Eisregionen verursacht wird.“

Astronomen haben mithilfe von Archivdatensätzen des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops den ersten Nachweis für Wasserdampf in der Atmosphäre des Jupitermondes Ganymed erbracht, der durch das thermische Entweichen von Wasserdampf aus der eisigen Oberfläche des Mondes entstanden ist. (Bild: ESA/Hubble, J. daSilva)
Im Jahr 1998 nahm Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) diese ersten ultravioletten Bilder von Ganymed auf, die ein besonderes Muster in den beobachteten Emissionen der Mondatmosphäre enthüllten. (Bild: NASA/ESA/L.Roth)

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.