Auf dem Jupitermond Io kann Lava, die unter Frost kriecht, Felder mit hoch aufragenden Dünen entstehen lassen.
Dieser Befund wurde am 19. April beschrieben Naturkommunikationdeutet darauf hin, dass Dünen auf anderen Welten häufiger vorkommen als bisher angenommen, obwohl sich die Klumpen auf seltsame Weise bilden können.
„In gewisser Weise diese [other worlds] kommen uns bekannter vor“, sagt George McDonald, ein Planetenwissenschaftler an der Rutgers University in Piscataway, NJ. „Aber je mehr man darüber nachdenkt, fühlen sie sich immer exotischer.“
Io ist eine Welt voller ausbrechender Vulkane, die entstehen, wenn die Gravitationskräfte von Jupiter und einigen seiner anderen Monde an Io ziehen und Wärme erzeugen (SN: 06.08.14). Vor etwa 20 Jahren berichteten Wissenschaftler über eine andere Art von Merkmalen auf der dynamischen Oberfläche von Io – hügelige Grate. Die Merkmale ähneln Dünen, aber das könnte nicht der Fall sein, argumentierten Wissenschaftler, weil die Atmosphäre von Io zu dünn ist, als dass Winde eine Dünenlandschaft aufpeitschen könnten.
Aber in den letzten Jahren wurden auf dem Kometen 67P (SN: 21.09.20) und Pluto (SN: 24.08.21), Planetenkörper, denen auch dichte Atmosphären fehlen. Inspiriert von diesen außerirdischen Dünenlandschaften haben McDonald und seine Kollegen die Sache mit den mysteriösen Klumpen von Io erneut aufgegriffen. Alles, was sie brauchten, war eine Art Luftkraft, um die Dünen des Mondes zu formen.
Auf der Erde entstehen gewaltige Dampfexplosionen, wenn geschmolzenes Gestein auf Gewässer trifft. Während auf Io kein Wasser zu finden ist, ist Schwefeldioxidfrost allgegenwärtig. Die Wissenschaftler stellen daher die Hypothese auf, dass, wenn Lava langsam in und knapp unter einer Frostschicht fließt, Schwefeldioxidgasstrahlen aus dem Frost platzen könnten. Diese Jets könnten Gesteinskörner und anderes Material fliegen lassen und Dünen bilden.
Die Forscher berechnen, dass ein vorrückender Lavastrom, der unter mindestens 10 Zentimetern Frost begraben ist, einen Teil des Frosts in Taschen aus heißem Dampf sublimieren könnte. Wenn sich genügend Dampf ansammelt und der Druck hoch genug wird, um das Gewicht des darüber liegenden Eises zu erreichen oder zu überwinden, könnte der Dampf mit Geschwindigkeiten von über 70 Stundenkilometern ausbrechen. Diese Explosionen könnten Körner mit Durchmessern von 20 Mikrometern bis 1 Zentimeter Größe antreiben, schätzt das Team.
Die Analyse von Bildern der Oberfläche von Io, die von der inzwischen nicht mehr existierenden Galileo-Sonde der NASA gesammelt wurden, enthüllte stark reflektierende Materialstreifen, die über Dünen vor Lavaströmen nach außen strahlen – möglicherweise Material, das zu dieser Zeit durch Dampfstrahlen neu abgelagert wurde.
Darüber hinaus zeigte die Verwendung der Bilder zur Messung der Hügelmerkmale, dass ihre Abmessungen mit denen von Dünen auf anderen Planetenkörpern übereinstimmen. Einige der ionischen Dünen sind über 30 Meter hoch, schätzt das Team.
„Ich denke viel [scientists] schaute sie an und dachte, hey, das könnten wirklich Dünen sein“, sagt Jani Radebaugh, ein Planetenwissenschaftler an der Brigham Young University in Provo, Utah, der nicht an der Studie beteiligt war. „Aber das Spannende daran ist, dass sie einen guten physikalischen Mechanismus entwickelt haben, um zu erklären, wie das möglich ist.“
Io wird normalerweise als eine Welt der Vulkane angesehen. Die Möglichkeit von Dünen deutet darauf hin, dass dort mehr los sein könnte, als Wissenschaftler dachten, sagt McDonald. “Es fügt sicherlich eine Ebene der Komplexität hinzu.”