Jupiters Mond Io ist nicht nur heiß. Es ist extrem, heftig heiß.
Bisher haben wir die Temperatur wie eine oberflächliche Diagnose betrachtet. Infrarotkameras sehen nur die Oberfläche – die dünne Wärmeschicht, die ins Leere entweicht. Wir wussten, dass es vulkanisch war. Wir wussten, dass es aktiv war. Aber der Untergrund? Das war ein in Magma gehülltes Geheimnis.
Jetzt hat die NASA-Raumsonde Juno das Spiel verändert.
Mit ihrem Mikrowellenradiometer (MWR) maß die Sonde nicht nur Wärme. Es hat sich darauf eingestellt. Die neuen Daten offenbaren etwas Erstaunliches: Die Temperaturen steigen innerhalb weniger Meter um die Kruste von Io um mehr als 20 Grad Celsius an.
Dies ist das erste Mal, dass die Menschheit unter die Oberfläche des vulkanischsten Körpers des Sonnensystems blickt.
Warum diese Messung für die Gezeitenerwärmung wichtig ist
Io sitzt im tiefen Gravitationsschacht des Jupiter. Die Anziehungskraft des Riesenplaneten dehnt und drückt den Mond unerbittlich zusammen. Reibung. Stress. Hitze. Riesige Mengen an innerer Energie, die durch Gezeitenkräfte erzeugt werden.
Bei diesem Prozess geht es nicht nur um Vulkane. Es ist ein grundlegender kosmischer Motor.
„Io bietet einen einzigartigen Einblick in die Funktionsweise der Gezeitenerwärmung im gesamten Kosmos“, sagt Dr. Scott Bolton, Junos Hauptforscher.
Bolton weist darauf hin, dass derselbe Mechanismus die unterirdischen Ozeane von Europa und Ganymed antreibt. Welten, die Leben beherbergen könnten. Welten, die eisig und fern waren. Ohne den Wärmeübertragungsmechanismus im Inneren von Io zu verstehen, fehlt uns ein Schlüsselteil des Rätsels der Planetenphysik.
„Bisher konnten wir nur beobachten, wie die Wärme aus dem Inneren zur Oberfläche durch Eruptionen entweicht“, bemerkt Bolton. „Jetzt können wir die Bewegung charakterisieren.“
Lesen der Mikrowellensignale
Das MWR-Instrument sieht kein Licht. Es sieht Radiowellen. Langwellige Mikrowellen können die Oberflächenschicht fester Körper durchdringen. Sie geben unterschiedliche Signale zurück, je nachdem, was sich darunter verbirgt.
Als Juno Io ansah, waren die Signale unerwartet.
Bei langen Wellenlängen erschien die Oberfläche glatt. Aber die Dichte? Niedrig.
Die obere Schicht der Kruste von Io besteht nicht aus festem Gestein. Es ähnelt Vulkanasche oder Bimsstein. Locker, porös und isolierend.
Diese Schicht mit geringer Dichte ist der Grund, warum die Wärme direkt darunter eingeschlossen wird. Der Temperatursprung – über 20 °C in wenigen Metern – deutet auf eine starke endogene Erwärmung hin, die in den oberen Dutzend Metern der Kruste eingeschlossen ist.
Zwei Szenarien passen zu den Daten.
Erstens steigt die Wärme stetig durch eine leitfähige Kruste auf. Der Fels selbst trägt die Wärme nach oben und erzeugt so ein Gefälle.
Zweitens vereinzelte Flecken dünner Kruste über Lava oder heißen Quellen. Diese Flecken könnten etwa 10 % der Oberfläche bedecken und als fokussierte Wärmerohre fungieren. Der Rest? Nur isolierender Staub.
„Die überraschende Entdeckung, die wir unter der Oberfläche eines Rocky-Mondes sehen konnten, hat wichtige Auswirkungen.“
Auswirkungen auf irdische Vulkane
Warum sollte man sich um einen Mond kümmern, der 400 Millionen Meilen entfernt ist?
Denn Vulkane auf der Erde funktionieren nach ähnlichen Prinzipien. Magma bewegt sich. Wärmeübertragungen. Der Druck baut sich auf.
Bolton schlägt vor, dass wir möglicherweise dieselbe Temperatursignatur unter der Oberfläche sehen, wenn wir ein MWR-Instrument auf einen aktiven Vulkan auf der Erde richten – beispielsweise auf Hawaii oder Island. Eine Spitze direkt unter dem losen Gestein und der Asche.
Dies könnte neue, nicht-invasive Daten über die Funktionsweise terrestrischer Vulkane liefern. Wie tief reicht die Hitze? Ist die Kruste in bestimmten Zonen dick oder dünn? Könnten diese Messwerte vor einem bevorstehenden Ausbruch warnen, bevor wir Rauch sehen?
Es ist keine Science-Fiction. Es handelt sich um angewandte Planetenphysik.
Die Daten im Kontext
Die von Shannon Brown geleitete und im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlichte Forschung markiert einen Wandel in der Art und Weise, wie wir Planetenkörper untersuchen.
Früher dachten wir, wir bräuchten Lander. Rover. Bohrer. Um zu verstehen, was unter der Erde ist.
Jetzt kann eine Raumsonde, die einen Gasriesen umkreist, einen Blick unter die Haut ihres Nachbarn werfen. Das Mikrowellenradiometer wirkt wie ein Röntgengerät. Es muss nicht den Boden berühren, um Ihnen zu sagen, was unter ihm passiert.
Die Kruste von Io ist porös. Die Wärme bleibt hängen. Und die Oberfläche? Es ist nur die Spitze des Eisbergs. Oder besser gesagt, die Spitze des Vulkans.
Was passiert, wenn diese dünne Kruste nachgibt? Wir werden sehen. Aber zum ersten Mal tappen wir nicht im Dunkeln. Wir sehen das Gefälle. Wir sehen den Fluss. Und es ist heißer als wir dachten.
