Bildnachweis: NASA/JPL
Der heißeste Fleck im Sonnensystem ist im Sommer weder Merkur, Venus noch St. Louis. Io, einer der vier Satelliten, die der italienische Astronom Galileo vor fast 400 Jahren in einer Umlaufbahn um den Jupiter entdeckte, erhält diesen Preis. Die Raumsonde Voyager entdeckte vor über 20 Jahren vulkanische Aktivität auf Io und nachfolgende Beobachtungen zeigen, dass Io der vulkanisch aktivste Körper im Sonnensystem ist. Die Raumsonde Galileo, benannt nach dem Astronomen Galileo, fand vulkanische Hot Spots mit Temperaturen von bis zu 2.910 Fahrenheit (1.610 Celsius).
Jetzt zeigen Computermodelle von Vulkanausbrüchen auf Io, die von Forschern der Washington University in St. Louis durchgeführt wurden, dass die Laven so heiß sind, dass sie Natrium, Kalium, Silizium und Eisen und wahrscheinlich auch andere Gase in ihre Atmosphäre verdampfen.
Mit einer aktualisierten Version von MAGMA, einem vielseitigen Computerprogramm, das er vor 15 Jahren mit einem Kollegen von der Harvard University, Bruce Fegley, Jr., Ph.D., Professor für Erd- und Planetenwissenschaften in Arts & Sciences an der Washington University in St. Louis, entwickelt hat , fanden heraus, dass einige dieser Elemente zumindest teilweise als einatomige Gase verdampft werden. Andere werden in unterschiedlichen molekularen Formen verdampft, beispielsweise Siliziummonoxid, Siliziumdioxid und Eisenmonoxid.
„Die Reaktion dieser Gase mit Schwefel- und Chlorspezies in vulkanischen Gasen könnte zur Bildung so ungewöhnlicher Gase wie Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumdichlorid und Eisendichlorid führen“, sagte Fegley.
Im Jahr 2000 sagten Fegley und der ehemalige Kollege der Washington University, Mikhail Zolotov, Ph.D., jetzt an der Arizona Sate University, die Bildung von Natriumchlorid- und Kaliumchloriddampf in vulkanischen Gasen auf Io voraus. Drei Jahre später fanden Astronomen auf Io Natriumchloridgas. Diese Beobachtungen waren jedoch nicht empfindlich genug, um den weniger reichlich vorhandenen Kaliumchloriddampf zu erkennen.
Nun hat Fegley herausgefunden, dass Natrium und Kalium in ionischen Vulkangasen aus den heißen Lavas verdampft werden. Fegley und die Forschungsassistentin Laura Schaefer von der Washington University verwendeten Daten der Galileo-Mission und erdbasierte Beobachtungen von Hochleistungsteleskopen in ihrer von der NASA finanzierten Forschung. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Mai-Ausgabe 2004 von Icarus, der führenden Zeitschrift für Planetenforschung.
„Wir betreiben auf Io im Grunde Geologie mit Daten von Teleskopen auf der Erde, was zeigt, dass Beobachtungen wie diese mit teuren Weltraummissionen konkurrieren können“, sagte Fegley. „Es ist erstaunlich, wie heiß und vulkanisch aktiv Io ist. Es ist 30-mal aktiver als die Erde. Es ist der heißeste Körper außerhalb der Sonne im Sonnensystem.“
Der innerste der vier großen Jupiter-Satelliten – es gibt mindestens 16 – Io erhält seine hohe Vulkanismusrate durch Gezeitenwechselwirkungen mit Jupiter, der das stärkste Magnetfeld aller Planeten hat. Auf Io wurden über 100 aktive Vulkane identifiziert. Dort herrschen an Hotspots Temperaturen von bis zu 1.600 Grad Celsius. Dies ist mehrere hundert Grad heißer als terrestrische Vulkane wie der Kilauea auf Hawaii mit einer Temperatur von etwa 1.000 Grad Celsius.
Fegley und Schaefer fanden heraus, dass Siliziummonoxid das wichtigste siliziumhaltige Gas über den Laven ist.
„Das Interessante daran ist, dass Astronomen Siliziummonoxid in anderen Umgebungen im interstellaren Raum beobachtet haben, vor allem in der Atmosphäre kühler Sterne“, sagte Fegley.
Astronomische Beobachtungen von aktiv ausbrechenden Vulkanen auf Io könnten das Siliziummonoxidgas in seiner Atmosphäre nachweisen.
Fegley und Schaefer empfehlen eine Io-Vulkansondenmission, um Druck, Temperatur und Zusammensetzung der Gase von Pele, einem der aktivsten Vulkane von Io, direkt zu messen. Ein solches Unterfangen sei „mit der gegenwärtigen Technologie machbar“, sagte Fegley. „Es würde unser Wissen über den vulkanisch aktivsten Körper im Sonnensystem enorm erweitern.“
Die vulkanische Sondenmission würde einen Fortschritt in den Bemühungen darstellen, einige von Ios Mysterien zu enthüllen, beispielsweise wie der Satellit von der Größe unseres eigenen Mondes seine hohen Magmatemperaturen aufrechterhalten kann, ohne fast vollständig geschmolzen zu werden, und wie hält Io eine stark genug Lithosphäre, um Berge höher als den Mount Everest zu tragen?
Originalquelle: WUSTL-Pressemitteilung