Geheimnisvoller Jupiter - Gasriese mit monströsen Magnetfeldern:
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Jupiter, Planet der Extreme - Europa, Ganymed, Io und Kallisto:
https://archive.org/details/yggis-kosmos...io-und-kallisto

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Wechselwirkung mit Jupitermagnetosphäre ist keine Erklärung für hohen Sauerstoffanteil in der Atmosphäre des Jupitermondes Kallisto:


Blick auf den Jupitermond Kallisto.
Copyright: NASA/JPL/DLR

Berkeley (USA) – Wie so viele andere Monde der beiden Gasriesen Saturn und Jupiter, so gilt auch der Jupitermond Kallisto als Mond mit einem verborgenen Wasserozean. Der ungewöhnlich hohe Sauerstoffanteil in seiner Atmosphäre wurde bislang durch die Wechselwirkung mit dem starken Magnetfeld seines Planeten erklärt. Eine neue Analyse kommt nun jedoch zu dem Schluss, dass dieser Interaktion nicht ausreicht.
Wie das Team um Shane R. Carberry Mogan von der University of California, Berkeley, aktuell im „Journal of Geophysical Research: Planets“ (DOI: 10.1029/2023JE007894) berichtet, haben sie die Theorie untersucht, wonach der Sauerstoff in Kallistos Atmosphäre durch sogenannte Radiolyse, also dadurch entsteht, dass die Strahlung der starken Magnetosphäre des Jupiters lose Wasserstoff-, Wasser- und Sauerstoffmoleküle aus der dicken eisigen Oberflächenkruste des Mondes schlägt.

Nach Ganymed ist Kallisto (Jupiter VI) der zweitgrößte der vier großen Jupitermonde und mit einem Durchmesser von 4820 km der drittgrößte Mond im Sonnensystem. Er gehört zu den Eismonden und gilt als der kraterreichste Körper des Sonnensystems. Die sichtbare Oberfläche besteht aus einer rund 200 Kilometer dicken Eisschicht. Darunter befindet sich vermutlich ein 10 Kilometer tiefer Ozean aus flüssigem Salzwasser.


Der gewaltige Krater Valhalla, 1979 aufgenommen von Voyager 1.
Copyright: NASA

Aktuelle Beobachtung weisen auf eine dünne Atmosphäre aus Kohlendioxid hin, innerhalb derer sich jedoch auch ein ungewöhnlich hoher Anteil an Sauerstoff zeigt. Da Atmosphären mit viel Sauerstoff jedoch nicht stabil sind, braucht es eine Sauerstoffquelle, die das Gas fortwährend nachliefert. Während es auch geologische Prozesse gibt, die Sauerstoff freisetzten, wird ein Großteil des hohen Sauerstoffanteils in unserer Erdatmosphäre (21 %) durch biologische Aktivitäten (Photosynthese von Pflanzen und Algen) erzeugt und freigesetzt.

Durch Simulationen der thermalen und energetischen Bestandteile der Magnetosphäre des Jupiters, besonders des Palmas, sowie Schätzungen über jene Energiemenge, die Kallisto noch erreicht, haben die Forscher nun berechnet, welche Mengen an Sauerstoff auf diese Weise freigesetzt würden und diesen Wert mit den aktuell geschätzten Werten verglichen.

Wie sich zeigt, übersteigt der tatsächlich vorhandene Anteil an Sauerstoff in der dünnen Kallisto-Atmosphäre jenen Wert, der durch die Wechselwirkung der Oberfläche des Mondes mit der Jupiter-Magnetosphäre erklärt werden könnte, um das Zwei- bis Dreifache.

Auf diese Weise stellt der Sauerstoffanteil in der Atmosphäre von Kallisto weiterhin ein Rätsel dar. Die Wissenschaftler hoffen nun auf die Ergebnisse der anstehenden Jupiter-Missionen „JUICE“ (ESA) und „Europa Clipper“ (NASA).

Recherchequelle: Journal of Geophysical Research: Planets
© grenzwissenschaft-aktuell.de

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Kohlenstoffquelle auf Jupitermond Europa nachgewiesen:


Aufnahme des Jupitermondes Europa mit der NIRCam an Bord des James Webb Space Telescope (JWST).
Copyright: Geronimo Villanueva (NASA/GSFC), Samantha Trumbo (Cornell Univ.), NASA, ESA, CSA, Alyssa Pagan (STScI).

Greenbelt (USA) – Der Jupitermond Europa ist einer zahlreichen Welten in unserem eigenen Sonnensystem, auf denen Wissenschaftler nicht nur einen unter einer Eiskruste verborgenen Salzwasserozean, sondern möglicherweise auch lebensfreundliche Bedingungen vermuten. Bislang war jedoch unklar, ob dieser Ozean die für das Leben notwendigen Chemikalien, insbesondere Kohlenstoff, enthält. Mithilfe des Weltraumteleskops James Webb konnte nun erstmals Kohlendioxid in einer speziellen Region auf der eisigen Oberfläche von Europa identifiziert werden. Die Entdeckung hat wichtige Auswirkungen auf die potenzielle Bewohnbarkeit des Ozeans von Europa.
Wie das Team um Geronimo Villanueva vom Goddard Space Flight Center der NASA aktuell in zwei Fachartikeln im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.adg41) berichtet, deutet die Analyse darauf hin, dass dieser Kohlenstoff wahrscheinlich aus dem Untergrund-Ozean und nicht von Meteoriten oder anderen externen Quellen stammt. Darüber hinaus wurde er in geologisch jüngerer Zeit abgelagert.

„Auf der Erde mag das Leben chemische Vielfalt – je mehr Vielfalt, desto besser. Wir sind kohlenstoffbasiertes Leben. Das Verständnis der Chemie des Ozeans von Europa wird uns helfen zu bestimmen, ob er feindlich gegenüber dem Leben ist, wie wir es kennen, oder ob er ein guter Ort für Leben sein könnte“, erklärt Hauptautor Villanueva.

„Wir glauben jetzt, dass wir Beobachtungsnachweise dafür haben, dass der Kohlenstoff, den wir auf der Oberfläche von Europa sehen, aus dem Ozean stammt. Das ist keine triviale Sache. Kohlenstoff ist ein biologisch essenzielles Element“, fügt Samantha Trumbo von der Cornell University in Ithaca, New York, hinzu.


Die Grafik zeigt eine Karte der Oberfläche von Europa, aufgenommen mit der NIRCam (Near Infrared Camera) an Bord des James Webb Space Telescopes (außen links) und Karten, die aus den Daten von Webbs NIRSpec/IFU (Near Infrared Spectrograph’s Integral Field Unit) abgeleitet wurden (rechts davon). Hier entsprechen die weißen Pixel Kohlendioxid in der großflächigen Region mit gestörtem Chaos-Terrain namens Tara Regio (Mitte und rechts), mit zusätzlichen Konzentrationen in Teilen der Chaos-Region Powys Regio (links). Die zweiten und dritten Bilder zeigen Hinweise auf kristallines Kohlendioxid, während das vierte Bild auf eine komplexe und amorphe Form von Kohlendioxid hinweist.
Copyright: Geronimo Villanueva (NASA/GSFC), Samantha Trumbo (Cornell Univ.), NASA, ESA, CSA. Bildverarbeitung: Geronimo Villanueva (NASA/GSFC), Alyssa Pagan (STScI)

Derzeit plant die NASA den Start der Mission „Europa Clipper“, die im schon in einem Jahr Dutzende enge Vorbeiflüge an Europa durchführen soll, um so weiter zu untersuchen, ob dort Bedingungen für Leben möglich wären.

Mit dem James Webb Space Telescope (JWST) haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun festgestellt, dass Kohlendioxid auf der Oberfläche von Europa in einer Region namens Tara Regio am häufigsten vorkommt. Hierbei handelt es sich um ein geologisch junges Gebiet mit umgestaltetem Gelände, das als „Chaos-Terrain“ bezeichnet wird. Das Oberflächeneis wurde geologisch verändert, als es vermutlich einen Austausch von Material zwischen dem Untergrund-Ozean und der eisigen Oberfläche gegeben hatte.

„Frühere Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble hatten bereits Hinweise auf salzige Ozeanbestandteile in Tara Regio geliefert“, erklärt Trumbo weiter. „Jetzt sehen wir, dass auch Kohlendioxid dort stark konzentriert ist. Das lässt uns vermuten, dass der Kohlenstoff wahrscheinlich seinen Ursprung im inneren Ozean hat.“

„Wissenschaftler debattieren darüber, in welchem Umfang der Ozean von Europa mit seiner Oberfläche verbunden ist. Ich denke, diese Frage hat die Erforschung von Europa vorangetrieben“, erläutert Villanueva. „Dies deutet darauf hin, dass wir möglicherweise einige grundlegende Informationen über die Zusammensetzung des Ozeans erhalten können, noch bevor wir durch das Eis bohren, um das volle Bild zu erhalten.“

Da Kohlenstoff auf der Oberfläche des Jupitermondes nicht stabil ist, geht das Team um Villanueva und Trumbo davon aus, dass es wahrscheinlich auf geologisch jüngerer Zeitskala an die Oberfläche gelangte – eine Schlussfolgerung, die durch seine Konzentration in einer Region mit jungem Gelände gestärkt wird.

Während der nur wenige Minuten währenden Beobachtungszeit mit dem Webb-Teleskop suchte Villanuevas Team auch nach Hinweisen auf Fontänen aus Wasserdampf, die von der Oberfläche von Europa austreten. Schon 2013, 2016 und 2017 konnten Astronomen vorläufige Nachweise von Fontänen mit Hubble liefern. Eine definitive Beweisführung gestaltete sich jedoch schwierig.

Die neuen Webb-Daten fanden nun keine Anzeichen von Fontänenaktivität, was es Villanuevas Team ermöglichte, eine strenge Obergrenze für die potenzielle Rate festzulegen, mit der Material möglicherweise ausgestoßen wird. Das Team betont jedoch, dass die aktuelle Nichtentdeckung Fontänen zu anderen Zeiten aber nicht ausschließt: „Es besteht immer die Möglichkeit, dass diese Fontänen variabel sind und dass man sie nur zu bestimmten Zeiten sehen kann. Alles, was wir mit 100-prozentiger Sicherheit sagen können, ist, dass wir bei diesen Beobachtungen mit Webb keine Fontäne auf Europa entdeckt haben.“

Diese neuen Beobachtungen und Erkenntnisse könnten dazu beitragen, die Mission“ Europa Clipper“ der NASA sowie den „Jupiter Icy Moons Explorer“ (JUICE) der ESA (der bereits im April zum Jupitersystem gestartet ist, noch besser an die Forschungsziele anzupassen. JUICE wird detaillierte Beobachtungen des riesigen Gasplaneten und seiner drei großen ozeantragenden Monde – Ganymede, Kallisto und Europa durchführen.

Recherchequelle: NASA / ESAwebb.org
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