Es gibt mehr als 200 Monde im Sonnensystem, aber keiner ist so wie Io, der drittgrößte der 80 Jupitermonde. Io ist wirklich, wirklich vulkanisch. Tatsächlich ist es mit so vielen Hunderten mächtiger aktiver Vulkane übersät, dass sich unter seiner Kruste etwas Ungewöhnliches befinden muss.
Dieses Etwas könnte eine dicke mondweite Schicht aus geschmolzenem Gestein sein – oder ein „unterirdischer Magmaozean“, so eine neue Studie, die in der veröffentlicht wurde Planetary Science Journal am 16. November von Yoshinori Miyazaki und David Stevenson, Planetenwissenschaftler am California Institute of Technology.
Dieses möglicherweise superheiße Meer aus geschmolzenem Gestein – das im Sonnensystem einzigartig ist – könnte Geheimnisse, seltsame Mechanismen zur Bildung von Monden und Planeten und sogar Rezepte für exotisches außerirdisches Leben bergen. Nur eine weitere Untersuchung des Mondes mit einem Durchmesser von 2.200 Meilen wird es zeigen.
Miyazaki und Stevenson sind nicht die ersten Wissenschaftler, die eine fundierte Vermutung darüber anstellen, was sich unter Ios potenziell 20 Meilen dicker Felskruste befindet. Es ist seit Jahren Gegenstand hitziger Debatten. Aber ihre neue, von Experten begutachtete Studie des Mondmantels könnte die bisher gründlichste sein.
Eine Vulkanexplosion auf Io, Jupiters drittgrößtem Mond, aufgenommen von der NASA-Raumsonde New Horizon.
NASA/JPL/Universität von Arizona
Um unter die Oberfläche von Io zu blicken, besuchten Miyazaki und Stevenson Unmengen von Daten der NASA-Sonde Galileo, die Jupiter seit 1995 acht Jahre lang umkreiste. Die erste Analyse der magnetischen Daten der Sonde führte zu einem losen Konsens darüber, dass Ios Mantel die Schicht unter der Mondkruste ist – enthält eine 30 Meilen dicke Deckschicht, die laut NASA „geschmolzen oder teilweise geschmolzen“ sein sollte.
Vergleichen Sie dies mit dem Erdmantel sowie den Mänteln aller anderen Planetenkörper im Sonnensystem, die größtenteils fest sind und größtenteils aus Eis oder überhitztem Gestein bestehen. Grob gesagt nahmen Planetenwissenschaftler, die die Galileo-Daten lasen, an, dass Io entweder einen unterirdischen Magmaozean oder eine Art schwammartigen, felsigen Außenmantel hat, der mit Magma getränkt ist.
Ein neuer Blick auf die Daten führte Miyazaki und Stevenson zu dem Schluss, dass es das geschmolzene Meer ist. Sie stützten ihre Schlussfolgerung auf Schätzungen der Manteltemperatur durch Analyse der Vulkane von Io, die Magma Hunderte von Kilometern in die Schwefeldioxidatmosphäre des Mondes spucken können. Die Oberseite des Mantels könnte bis zu 2.800 Grad Fahrenheit heiß sein.
Das ist heiß. Aber nicht heiß genug, um ein schwammiges Inneres zu ertragen. Die Analyse ist kompliziert, aber es läuft auf Folgendes hinaus: Wie ein Topf mit Soße auf einem Herd würde Io viel Hitze benötigen, um in seinem oberen Mantel konstant schwammig zu bleiben. Ohne genug Hitze, die Soße – äh, der schwammige Stein – würde sich trennen: Stein unten, Magma oben.
Miyazaki und Stevenson knirschten die Zahlen, berechneten die Hitze von Ios Kern sowie die Auswirkungen seiner seltsamen, hochelliptischen Umlaufbahn, die den Mantel schwappt, Hitze verteilt und Io davon abhält, jemals dauerhaft abzukühlen.
Sie kamen zu dem Schluss, dass sich die Soße trennen würde. „Die Menge an interner Erwärmung reicht nicht aus, um einen hohen Schmelzgrad aufrechtzuerhalten“, schrieben sie. Daher glauben sie, dass es sich um einen obersten Magmaozean handeln könnte.
Zum Glück wissen wir bald mehr. Die Juno-Sonde der NASA, die 2016 bei Jupiter ankam, soll 2023 und 2024 Messungen von Io vornehmen – insbesondere die „Liebeszahl“, ein Maß für die Starrheit oder das Fehlen einer Starrheit eines Planeten. „Wenn eine große Liebeszahl gefunden wird, können wir mit größerer Sicherheit sagen, dass ein Magmaozean unter der Oberfläche von Io existiert“, sagte Miyazaki gegenüber The Daily Beast.
Wir wussten bereits, dass Io seltsam ist. Es ist möglich, dass es gerade ist seltsamer– und diese Verrücktheit könnte Auswirkungen auf die Weltraumwissenschaften haben. „Ich glaube nicht, dass es das Verständnis der Planetenentstehung stark verändert, aber es verändert unsere Sicht auf die innere Struktur und die thermische Entwicklung von durch Gezeiten erhitzten Körpern wie Io“, sagt David Grinspoon, leitender Wissenschaftler am Planetary Science Institute in Arizona. sagte The Daily Beast.
Io und Europa, die beiden größten Jupitermonde, aufgenommen von der NASA-Raumsonde Juno.
NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Roman Tkachenko
Im akademischen Schatten lauern die Astrobiologen. Die Experten dafür, wie und wo sich Leben im Universum entwickeln könnte. Wenn es irgendwo da draußen außerirdisches Leben gibt und es wie Leben auf der Erde aussieht, sollten wir damit rechnen, es – oder Beweise für sein Aussterben – auf Planeten und Monden zu finden, die eine erdähnliche Umgebung haben oder hatten. Mars. Venus. Ein Saturnmond namens Enceladus.
Aber Vulkane mit ihren extremen Energieübertragungen gelten weithin als Schlüsselkomponenten eines lebenden Ökosystems. Planeten und Monde mit vielen Vulkanen sind also großartige Orte, um nach ET zu suchen. Theoretisch sollte das Io einschließen.
Allerdings könnte Io zu viele Vulkane. Wenn sich dort also Leben entwickelt, ist es wahrscheinlich ein sehr seltsames Leben mag Hitze sehr. „Lavaröhren könnten einen günstigen Zustand für Mikroben schaffen“, sagte Miyazaki.
Für Astrobiologen stellt sich die Frage, ob ein Magmaozean mehr oder weniger Lavaröhren erzeugen würde als ein Magmaschwamm. „Ich habe keine eindeutige Antwort“, sagte Miyazaki. „Aber es ist interessant, über solche Implikationen nachzudenken.“
Dirk Schulze-Makuch, Astrobiologe an der Technischen Universität Berlin, plädiert seit langem für eine gründliche Suche nach Leben auf Io. Ein Magmaozean würde diese Suche nur stören, wenn er wirklich nahe an der Oberfläche wäre. Eine schöne dicke Kruste sollte die äußersten Regionen des Planeten vor scheuernder Hitze schützen und das Potenzial für Evolution bewahren. „Es scheint ziemlich viel Kruste zu geben“, sagte Schulze-Makuch gegenüber The Daily Beast.
Wenn überhaupt, unterstreicht die Möglichkeit eines Magmaozeans auf Io nur, wie interessant und aufregend der Mond ist – und warum er ein Top-Ziel für zukünftige Raumsonden sein sollte, sagte Schulze-Makuch. „Io ist eine einzigartige Art von Mond, sehr dynamisch, und wir sollten ihn nicht ganz abtun.“