Wissenschaftler der Juno-Mission der NASA zum Jupiter haben Daten, die bei zwei kürzlichen Vorbeiflügen an Io gesammelt wurden, in Animationen umgewandelt, die zwei der dramatischsten Merkmale des Jupitermondes hervorheben: einen Berg und einen fast glasglatten See aus abkühlender Lava. Zu den weiteren aktuellen wissenschaftlichen Ergebnissen der solarbetriebenen Raumsonde gehören Aktualisierungen zu Jupiters polaren Wirbelstürmen und dem Wasserreichtum.
Die neuen Erkenntnisse wurden am Mittwoch, dem 16. April, von Junos Hauptforscher Scott Bolton während einer Pressekonferenz auf der Generalversammlung der Europäischen Geophysikalischen Union in Wien bekannt gegeben.
Juno flog im Dezember 2023 und Februar 2024 extrem nah an Io vorbei, kam bis auf etwa 930 Meilen (1.500 Kilometer) an die Oberfläche heran und machte die ersten Nahaufnahmen der nördlichen Breiten des Mondes.
„Io ist einfach mit Vulkanen übersät, und wir haben einige davon in Aktion gesehen“, sagte Bolton. „Wir haben auch einige großartige Nahaufnahmen und andere Daten von einem 200 Kilometer langen (127 Meilen langen) Lavasee namens Loki Patera erhalten. Es gibt erstaunliche Details, die diese verrückten Inseln zeigen, die mitten in einem möglicherweise von Magma umgebenen See eingebettet sind.“ mit heißer Lava. Die von unseren Instrumenten aufgezeichnete spiegelnde Reflexion des Sees lässt darauf schließen, dass Teile der Oberfläche von Io so glatt wie Glas sind und an vulkanisch erzeugtes Obsidianglas auf der Erde erinnern.
Karten, die mit Daten des Mikrowellenradiometers (MWR) von Juno erstellt wurden, zeigen, dass Io nicht nur eine relativ glatte Oberfläche im Vergleich zu den anderen Galileischen Monden des Jupiter hat, sondern auch Pole, die kälter als mittlere Breiten sind.
Bei dieser Animation handelt es sich um ein künstlerisches Konzept von Loki Patera, einem Lavasee auf dem Jupitermond Io, das mithilfe von Daten des JunoCam-Imagers an Bord der NASA-Raumsonde Juno erstellt wurde. Mit mehreren Inseln im Inneren ist Loki eine Senke, die mit Magma gefüllt und von geschmolzener Lava umgeben ist. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Pole-Position
Während Junos ausgedehnter Mission fliegt die Raumsonde mit jedem Vorbeiflug näher an den Nordpol des Jupiter heran. Diese veränderte Ausrichtung ermöglicht es dem MWR-Instrument, seine Auflösung der nördlichen Polarzyklone des Jupiter zu verbessern. Die Daten ermöglichen Vergleiche der Pole bei mehreren Wellenlängen und zeigen, dass nicht alle polaren Wirbelstürme gleich sind.
„Das vielleicht auffälligste Beispiel für diese Ungleichheit ist der zentrale Wirbelsturm am Nordpol des Jupiter“, sagte Steve Levin, Junos Projektwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien.
„Er ist sowohl auf Infrarot- als auch auf Bildern mit sichtbarem Licht deutlich sichtbar, aber seine Mikrowellensignatur ist bei weitem nicht so stark wie bei anderen Stürmen in der Nähe. Dies zeigt uns, dass sich seine Untergrundstruktur stark von der dieser anderen Wirbelstürme unterscheiden muss. Das MWR-Team sammelt weiterhin weitere.“ und bessere Mikrowellendaten mit jeder Umlaufbahn, daher gehen wir davon aus, eine detailliertere 3D-Karte dieser faszinierenden Polarstürme zu entwickeln.“
Diese Animation wurde anhand von Daten erstellt, die vom JunoCam-Imager an Bord der Juno der NASA während Vorbeiflügen im Dezember 2023 und Februar 2024 gesammelt wurden. Sie ist ein künstlerisches Konzept eines Merkmals auf dem Jupitermond Io, das das Missionswissenschaftsteam den Spitznamen „Steeple Mountain“ erhielt. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Jupiterwasser
Eines der primären wissenschaftlichen Ziele der Mission besteht darin, Daten zu sammeln, die Wissenschaftlern helfen könnten, den Wasserreichtum des Jupiter besser zu verstehen. Um dies zu erreichen, ist das Juno-Wissenschaftsteam nicht auf der Suche nach flüssigem Wasser. Stattdessen wollen sie das Vorhandensein von Sauerstoff- und Wasserstoffmolekülen (den Molekülen, aus denen Wasser besteht) in der Jupiteratmosphäre quantifizieren. Eine genaue Schätzung ist entscheidend, um das Rätsel um die Entstehung unseres Sonnensystems zu lösen.
Jupiter war wahrscheinlich der erste Planet, der sich gebildet hat, und er enthält den größten Teil des Gases und Staubs, der nicht in die Sonne eingebaut wurde. Der Wasserreichtum hat auch wichtige Auswirkungen auf die Meteorologie (einschließlich der Art und Weise, wie Windströmungen auf Jupiter fließen) und die innere Struktur des Gasriesen.
Im Jahr 1995 lieferte die Galileo-Sonde der NASA während des 57-minütigen Abstiegs der Raumsonde in die Jupiteratmosphäre einen ersten Datensatz über den Wasserreichtum des Jupiter. Doch die Daten warfen mehr Fragen als Antworten auf und deuteten darauf hin, dass die Atmosphäre des Gasriesen unerwartet heiß und – im Gegensatz zu den Computermodellen – wasserarm war.
„Die Sonde hat erstaunliche wissenschaftliche Leistungen erbracht, aber ihre Daten waren so weit von unseren Modellen des Wasserreichtums des Jupiters entfernt, dass wir darüber nachgedacht haben, ob der Ort, den sie beprobt hat, ein Ausreißer sein könnte. Aber vor Juno konnten wir das nicht bestätigen“, sagte Bolton. „Mit den jüngsten Ergebnissen aus MWR-Daten haben wir nun festgestellt, dass die Wasserhäufigkeit in der Nähe des Jupiteräquators etwa drei- bis viermal so groß ist wie die Sonnenhäufigkeit im Vergleich zu Wasserstoff. Dies zeigt definitiv, dass die Eintrittsstelle der Galileo-Sonde ungewöhnlich trocken war, wüstenähnliche Region.“
Die Ergebnisse stützen die Annahme, dass das Wassereismaterial während der Entstehung unseres Sonnensystems die Quelle der Anreicherung schwerer Elemente (chemische Elemente schwerer als Wasserstoff und Helium, die von Jupiter angesammelt wurden) während der Entstehung des Gasriesen und/oder gewesen sein könnte Evolution. Die Entstehung von Jupiter bleibt rätselhaft, da Juno-Ergebnisse im Kern des Gasriesen auf einen sehr geringen Wasserreichtum hinweisen – ein Rätsel, das Wissenschaftler immer noch zu lösen versuchen.
Daten aus dem verbleibenden Teil der erweiterten Juno-Mission könnten hilfreich sein, indem sie Wissenschaftlern einerseits ermöglichen, Jupiters Wasserreichtum in der Nähe der Polarregionen mit dem in der Äquatorregion zu vergleichen, und andererseits zusätzliches Licht auf die Struktur des verdünnten Kerns des Planeten werfen.
Während Junos jüngstem Vorbeiflug an Io am 9. April näherte sich die Raumsonde der Mondoberfläche bis auf etwa 10.250 Meilen (16.500 Kilometer). Am 12. Mai wird es seinen 61. Vorbeiflug an Jupiter durchführen.