NASA-Raumsonde Juno enthüllt dynamische Verschiebungen auf der gefrorenen Oberfläche Europas

NASAJuno hat Bilder geliefert, die die Theorie einer echten Polarwanderung auf Europa stützen und zeigen, dass sich die Eishülle des Mondes verschoben hat. Bilder der solarbetriebenen Raumsonde enthüllten faszinierende Merkmale auf dem eisbedeckten Jupitermond, darunter geologische Störungen und mögliche Plume-Aktivität, was darauf hindeutet, dass flüssiges Wasser und Sole die Oberfläche erreichen.

Bilder, die von der JunoCam-Kamera für sichtbares Licht an Bord der NASA-Raumsonde Juno aufgenommen wurden, stützen die Theorie, dass die Eiskruste am Nord- und Südpol von JupiterDer Mond Europa ist nicht mehr da, wo er einmal war. Darüber hinaus zeigt ein hochauflösendes Bild der Stellar Reference Unit (SRU) der Raumsonde Hinweise auf mögliche Plume-Aktivität und Störungen in der Eisschale, was darauf hindeutet, dass kürzlich Sole an die Oberfläche gesprudelt sein könnte.

Die JunoCam-Ergebnisse wurden kürzlich in der veröffentlicht Planetary Science Journal und die SRU-Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht JGR-Planeten.

Am 29. September 2022 machte Juno seinen nächsten Vorbeiflug an Europa und kam bis auf 220 Meilen (355 Kilometer) an die gefrorene Oberfläche des Mondes heran. Die vier von JunoCam und eines von der SRU aufgenommenen Bilder sind die ersten hochauflösenden Bilder von Europa seit Galileos letztem Vorbeiflug im Jahr 2000.

Wahre Polarwanderung

Junos Bodenbahn über Europa ermöglichte Aufnahmen in der Nähe des Mondäquators. Bei der Analyse der Daten stellte das JunoCam-Team fest, dass die Kamera neben den erwarteten Eisblöcken, Wänden, Steilhängen, Graten und Tälern auch unregelmäßig verteilte, steilwandige Vertiefungen mit einer Breite von 20 bis 50 Kilometern erfasste. Sie ähneln großen eiförmigen Gruben, die zuvor auf Bildern von anderen Orten Europas gefunden wurden.

Es wird angenommen, dass sich unter der eisigen Außenseite Europas ein riesiger Ozean befindet, und diese Oberflächenmerkmale wurden mit der „echten Polarwanderung“ in Verbindung gebracht, einer Theorie, nach der die äußere Eishülle Europas im Wesentlichen frei schwimmt und sich bewegt.

Dieses Schwarzweißbild der Oberfläche Europas wurde von der Stellar Reference Unit (SRU) an Bord der NASA-Raumsonde Juno während des Vorbeiflugs am 29. September 2022 aufgenommen. Das Chaos-Feature mit dem Spitznamen „das Schnabeltier“ ist in der unteren rechten Ecke zu sehen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI

„Zu einer echten Polarwanderung kommt es, wenn die eisige Hülle Europas von ihrem felsigen Inneren abgekoppelt wird, was zu hohen Spannungen auf der Hülle führt, die zu vorhersehbaren Bruchmustern führen“, sagte Candy Hansen, eine Juno-Mitforscherin, die die Planung für JunoCam am Planetary leitet Wissenschaftsinstitut in Tucson, Arizona. „Dies ist das erste Mal, dass diese Bruchmuster in der südlichen Hemisphäre kartiert wurden, was darauf hindeutet, dass die Auswirkungen der echten Polarwanderung auf die Oberflächengeologie Europas umfassender sind als bisher angenommen.“

Die hochauflösenden JunoCam-Bilder wurden auch verwendet, um ein früher markantes Oberflächenmerkmal aus der Europa-Karte neu zu klassifizieren.

„Krater Gwern gibt es nicht mehr“, sagte Hansen. „Was einst für einen 13 Meilen breiten Einschlagskrater gehalten wurde – einer der wenigen dokumentierten Einschlagskrater Europas – Gwern, wurde in JunoCam-Daten als eine Reihe sich kreuzender Grate entlarvt, die einen ovalen Schatten erzeugten.“

Dieses kommentierte Bild der Oberfläche Europas von Junos SRU zeigt die Lage eines Doppelkamms, der von Osten nach Westen verläuft (blauer Kasten) mit möglichen Fahnenflecken und der Chaos-Struktur, die das Team „das Schnabeltier“ nennt (orangefarbener Kasten). Diese Merkmale deuten auf die aktuelle Oberflächenaktivität und das Vorhandensein von flüssigem Wasser unter der Oberfläche auf dem eisigen Jupitermond hin. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI

Das Schnabeltier

Obwohl alle fünf Europa-Bilder von Juno hochauflösend sind, bietet das Bild vom Schwarzweiß-SRU der Raumsonde die meisten Details. Das SRU ist für die Erkennung schwacher Sterne zu Navigationszwecken konzipiert und reagiert empfindlich auf schwaches Licht. Um eine Überbeleuchtung des Bildes zu vermeiden, nutzte das Team die Kamera, um die Nachtseite Europas zu fotografieren, während sie nur durch vom Jupiter gestreutes Sonnenlicht beleuchtet wurde (ein Phänomen, das „Jupiterschein“ genannt wird).

Dieser innovative Bildgebungsansatz ermöglichte es, komplexe Oberflächenmerkmale hervorzuheben und komplizierte Netzwerke aus sich kreuzenden Graten und dunklen Flecken potenzieller Wasserdampffahnen sichtbar zu machen. Einem faszinierenden Merkmal, das eine Fläche von 23 Meilen mal 42 Meilen (37 Kilometer mal 67 Kilometer) abdeckt, gab das Team aufgrund seiner Form den Spitznamen „das Schnabeltier“.

Das Schnabeltier zeichnet sich durch ein chaotisches Gelände mit Hügeln, markanten Graten und dunkelrotbraunem Material aus und ist das jüngste Merkmal in seiner Nachbarschaft. Sein nördlicher „Rumpf“ und sein südlicher „Schnabel“ – verbunden durch eine gebrochene „Hals“-Formation – unterbrechen das umgebende Gelände mit einem klumpigen Matrixmaterial, das zahlreiche Eisblöcke mit einer Breite von 0,6 bis 4,3 Meilen (1 bis 7 Kilometer) enthält. An den Rändern des Schnabeltiers kollabieren Gratformationen in der Struktur.

Für das Juno-Team stützen diese Formationen die Idee, dass die Eisschale Europas an Orten nachgeben könnte, an denen sich unter der Oberfläche Taschen mit Salzwasser aus dem unterirdischen Ozean befinden.

Ungefähr 50 Kilometer nördlich des Schnabeltiers befindet sich eine Reihe von Doppelkämmen, die von dunklen Flecken flankiert werden, die den Merkmalen ähneln, die anderswo auf Europa gefunden wurden und bei denen es sich laut Wissenschaftlern um kryovulkanische Wolkenablagerungen handelt.

„Diese Merkmale deuten auf die heutige Oberflächenaktivität und das Vorhandensein von flüssigem Wasser unter der Oberfläche Europas hin“, sagte Heidi Becker, leitende Co-Forscherin für das SRU am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, das auch die Mission leitet. „Das Bild des SRU ist eine hochwertige Basislinie für bestimmte Orte der Europa-Clipper-Mission der NASA und der ESA (Europäische Weltraumorganisation‘s) Juice-Missionen können darauf abzielen, nach Anzeichen von Veränderung und Salz zu suchen.“

Der Fokus von Europa Clipper liegt auf Europa – einschließlich der Untersuchung, ob auf dem eisigen Mond geeignete Bedingungen für Leben herrschen könnten. Der Start ist für Herbst 2024 geplant und die Ankunft am Jupiter im Jahr 2030. Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) startete am 14. April 2023. Die ESA-Mission wird Jupiter im Juli 2031 erreichen, um viele Ziele (die drei großen Eismonde des Jupiter) zu untersuchen sowie feurige Io- und kleinere Monde sowie die Atmosphäre, Magnetosphäre und Ringe des Planeten) mit besonderem Fokus auf Ganymed.

Juno führte am 12. Mai seinen 61. nahen Vorbeiflug am Gasriesen durch. Sein 62. Vorbeiflug am Gasriesen, der für den 13. Juni geplant ist, umfasst einen Io-Vorbeiflug in einer Höhe von etwa 18.200 Meilen (29.300 Kilometer).

Verweise:

„Juno’s JunoCam Images of Europa“ von CJ Hansen, MA Ravine, PM Schenk, GC Collins, EJ Leonard, CB Phillips, MA Caplinger, F. Tosi, SJ Bolton und Björn Jónsson, 21. März 2024, Das Planetary Science Journal.
DOI: 10.3847/PSJ/ad24f4

Referenz: „Eine komplexe Region der Oberfläche Europas mit Hinweisen auf aktuelle Aktivitäten, enthüllt von Junos stellarer Referenzeinheit“ von Heidi N. Becker, Jonathan I. Lunine, Paul M. Schenk, Meghan M. Florence, Martin J. Brennan, Candice J. Hansen, Yasmina M. Martos, Scott J. Bolton und James W. Alexander, 22. Dezember 2023, Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten.
DOI: 10.1029/2023JE008105

JPL, eine Abteilung des Caltech in Pasadena, Kalifornien, verwaltet die Juno-Mission für den Hauptforscher Scott Bolton vom Southwest Research Institute in San Antonio. Juno ist Teil des New Frontiers-Programms der NASA, das im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, für das Science Mission Directorate der Agentur in Washington verwaltet wird. Die italienische Raumfahrtbehörde (ASI) finanzierte den Jovian InfraRed Auroral Mapper. Lockheed Martin Space in Denver hat das Raumschiff gebaut und betreibt es.