Bildnachweis: NASA
Ein Team französischer und amerikanischer Astronomen hat das Vorhandensein von Salz (NaCl) in der Atmosphäre von Io entdeckt. Die Atmosphäre von Io wird seit einigen Jahren untersucht und erstmals von der Voyager-Raumsonde genau beobachtet. Es wurde jedoch erstmals festgestellt, dass sie gutes altes "Speisesalz" enthält.
Die Atmosphäre von Jupiters Mond Io ist eine der eigenartigsten des Sonnensystems. 1979 entdeckte das Raumschiff Voyager einen aktiven Vulkanismus (Abbildung 1, links) an der Oberfläche des Satelliten und entdeckte eine lokale, schwache SO2-Atmosphäre. Seit 1990 lieferten Millimeterwellenbeobachtungen am IRAM (französisch-deutsch-spanisches Teleskop) und UV-Beobachtungen mit HST eine etwas detailliertere Beschreibung dieser Atmosphäre. Der typische Oberflächendruck beträgt etwa 1 Nanobar, und auf einzigartige Weise im Sonnensystem weist die Atmosphäre starke horizontale Schwankungen auf, die offenbar in einem äquatorialen Band konzentriert sind. Die wichtigsten atmosphärischen Verbindungen sind SO2, SO und S2. Die Atmosphäre wird wahrscheinlich einerseits durch direkten Vulkanausstoß und andererseits durch Sublimation von SO2-Eis erzeugt, die die Oberfläche von Io bedecken.
Es wurde jedoch lange vermutet, dass die Atmosphäre von Io andere chemische Spezies enthalten muss. Bereits 1974 zeigten sichtbare Bilder und Spektroskopie eine „Wolke“ aus atomarem Natrium (Abbildung 1, rechts), die ungefähr um die Umlaufbahn von Io zentriert war. Detaillierte nachfolgende Untersuchungen dieser Wolke zeigten eine komplexe Struktur, einschließlich insbesondere „schneller Natrium“ -Merkmale, für deren Herstellung die Rolle von Molekülionen (NaX +) nachgewiesen wurde. Diese Entdeckungen werfen natürlich die Frage nach der Herkunft von Natrium in der Umgebung von Io auf. Aus der Helligkeit der optischen Emissionen von Na kann man abschätzen, dass etwa 1026-1027 Natriumatome pro Sekunde Io verlassen.
1999 wurde um Io herum Chlor in atomarer und ionisierter Form mit einer mit Natrium vergleichbaren Häufigkeit entdeckt (während die kosmochemische Häufigkeit von Na etwa das 15-fache von Cl beträgt). Dies deutet auf einen gemeinsamen Ursprung hin, wobei NaCl ein natürlicher plausibler Elternteil von beiden ist. Gleichzeitig wurde auf der Grundlage thermochemischer Gleichgewichtsberechnungen vorgeschlagen, dass NaCl eine wichtige Verbindung der vulkanischen Magmen von Io ist, mit einem Abudance gegenüber SO2 von bis zu mehreren Prozent.
Basierend auf diesen Entdeckungen und Vorhersagen wurde im Januar 2002 eine Beobachtungskampagne von E. Lellouch vom Pariser Observatorium und mehreren französischen und amerikanischen Kollegen am 30-m-Radioteleskop IRAM durchgeführt. Zwei Rotationslinien von NaCl bei 143 und 234 GHz waren eindeutig erkannt (Abbildung 2.). Da der Dampfdruck dieses Salzes völlig vernachlässigbar ist, kann NaCl nicht im Sublimationsgleichgewicht mit der Oberfläche von Io sein und sein Vorhandensein muss direkt aus dem kontinuierlichen Vulkanausstoß resultieren. Es scheint sich um eine geringfügige armosphärische Art zu handeln. Das plausibelste physikalische Modell zeigt die NaCl-Atmosphäre aufgrund ihrer sehr kurzen Lebensdauer (höchstens einige Stunden) als lokalisierter als SO2 und wahrscheinlich auf die vulkanischen Zentren beschränkt. Die lokale NaCl-Häufigkeit in diesem Modell beträgt 0,3-1,3% SO2 und ist damit signifikant niedriger als vorhergesagt. Aus den Linienstärken können vulkanische Emissionsraten von (2-8) x 1028 NaCl-Molekülen pro Sekunde abgeleitet werden. Nach photochemischen und Fluchtmodellen entweicht nur ein kleiner Teil dieser Moleküle aus Io (etwa 0,1%). Eine etwas größere Menge (1-2%) hinterlässt Io in atomarer Form, nachdem es zu Na und Cl photolysiert wurde. Die überwiegende Mehrheit der vulkanisch emittierten NaCl-Moleküle fällt auf die Oberfläche zurück, wo sie kondensieren, was möglicherweise zur weißen Farbe einiger Gebiete von Io beiträgt. Zusammenfassend scheint NaCl eine wichtige Quelle für Natrium und Chlor in der Umgebung von Io zu sein. Die genaue chemische Natur der NaX + -Molekülionen muss jedoch noch geklärt werden.
Originalquelle: Pressemitteilung des Pariser Observatoriums
