Bildnachweis: NASA / JPL
Der heißeste Punkt 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 entdeckt hat, als er den Jupiter umkreiste, erhält diesen Preis. Das Raumschiff Voyager entdeckte vor über 20 Jahren vulkanische Aktivität auf Io und nachfolgende Beobachtungen zeigen, dass Io der vulkanisch aktivste Körper im Sonnensystem ist. Das nach dem Astronomen Galileo benannte Galileo-Raumschiff fand vulkanische Brennpunkte mit Temperaturen von bis zu 1.610 Grad 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 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 Einzelatomgase verdampft werden. Andere werden in verschiedenen molekularen Formen verdampft, beispielsweise Siliziummonoxid, Siliziumdioxid und Eisenmonoxid.
"Die Reaktion dieser Gase mit Schwefel- und Chlorspezies in vulkanischen Gasen könnte zur Bildung 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 Natriumchloridgas auf Io. Diese Beobachtungen waren jedoch nicht empfindlich genug, um den weniger häufig vorkommenden Kaliumchloriddampf nachzuweisen.
Jetzt hat Fegley herausgefunden, dass Natrium und Kalium in ionischen Vulkangasen aus den heißen Laven verdampft werden. Fegley und die wissenschaftliche Mitarbeiterin Laura Schaefer von der Washington University verwendeten Daten aus der Galileo-Mission und erdgestützte Beobachtungen von Hochleistungsteleskopen in ihrer von der NASA finanzierten Forschung. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Mai 2004-Ausgabe von Icarus, dem führenden planetarischen Wissenschaftsjournal.
"Wir machen im Grunde genommen Geologie auf Io unter Verwendung von 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 wie 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 Hauptsatelliten des Jupiter - es gibt mindestens 16 - Io erhält seine hohe Vulkanismusrate durch Gezeitenwechselwirkungen mit Jupiter, der das stärkste Magnetfeld aller Planeten aufweist. Über 100 aktive Vulkane wurden auf Io identifiziert. Hotspots dort haben Temperaturen von bis zu 1.600 Grad Celsius. Dies ist mehrere hundert Grad heißer als terrestrische Vulkane wie Kilauea in Hawaii, die eine Temperatur von etwa 1.000 Grad Celsius haben.
Fegley und Schaefer fanden heraus, dass Siliziummonoxid das wichtigste siliciumhaltige Gas über den Laven ist.
"Das Interessante daran ist, dass Astronomen Siliziummonoxid in anderen Umgebungen im interstellaren Raum beobachtet haben, insbesondere in der Atmosphäre kühler Sterne", sagte Fegley.
Astronomische Beobachtungen von aktiv ausbrechenden Vulkanen auf Io können möglicherweise das Siliziummonoxidgas in seiner Atmosphäre nachweisen.
Fegley und Schaefer empfehlen eine Io-Vulkansondenmission, um den Druck, die Temperatur und die 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 erheblich erweitern."
Die Mission der Vulkansonde würde einen Fortschritt in den Bemühungen darstellen, einige von Ios Geheimnissen aufzudecken, wie zum Beispiel, wie der Satellit, ungefähr so groß wie unser eigener Mond, seine hohen Magma-Temperaturen aufrechterhalten kann, ohne fast vollständig geschmolzen zu sein, und wie Io a aufrechterhält stark genug Lithosphäre, um Berge höher als Mount Everest zu stützen?
Originalquelle: WUSTL-Pressemitteilung
