(NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASIA/INAF/EXIST) Es war fleißig im Orbit und beobachtete Jupiter und seine Monde schon seit vier Jahren, aber die wissenschaftliche Raumsonde Juno hält immer noch einige Überraschungen bereit. Zum ersten Mal hat es den Nordpol eines der seltsamsten Objekte im Sonnensystem, Jupitermond Ganymed, abgebildet.
Dort hat sich der ständige Plasmaregen aus der Magnetosphäre des Jupiter dramatisch verändert der Mond Die neuen Bilder zeigen die eisige Oberfläche.
Ganymed ist eigentlich ziemlich erstaunlich. Es ist der größte und massereichste Mond im gesamten Sonnensystem. Mit einem Durchmesser von 5.268 Kilometern (3.273 Meilen) übertrifft er die gesamte Kategorie der Zwergplaneten an Größe und ist sogar noch größer Quecksilber (aber nicht massereicher – Merkur ist es dicht . Es ist wie ein Planetenfruchtkuchen.
Es besteht aus Wassereis und Silikatgestein, mit einer gefrorenen Hülle, die um einen flüssigen Ozean gewickelt ist, der um einen flüssigen Eisenkern gewickelt ist. Es wird angenommen, dass dieser Kern Ganymed ein weiteres Alleinstellungsmerkmal verleiht – er ist der einzige Mond im Sonnensystem mit einem solchen Kern seine eigene Magnetosphäre , erzeugt durch Konvektion im Kern.
Da Ganymed Jupiter im magnetischen Feld des Planeten umkreist, ist auch die Magnetosphäre des Mondes darin eingebettet. Das gelingt eindrucksvoll starke Plasmawellen wenn Plasmateilchen – vor allem Elektronen – entlang der komplexen Magnetfeldlinien beschleunigen.
Diese Beschleunigung entlang magnetischer Feldlinien hat noch einen weiteren Effekt: Polarlichter. Hier auf der Erde werden solche Teilchen bis in die Polarregionen geleitet, wo sie mit Atomen hoch oben in der Atmosphäre interagieren und atemberaubende Lichtshows erzeugen.
Ganymed hat jedoch eine vernachlässigbare Atmosphäre, sodass ein großer Teil des Plasmas direkt auf die Mondoberfläche gelangt. In neu veröffentlichten Infrarotbildern, die mit dem Jovian Infrarot Auroral Mapper (JIRAM)-Instrument von Juno aufgenommen wurden, ist der Effekt dieses ständigen Plasmaregens deutlich zu erkennen.
„Die JIRAM-Daten zeigen, dass das Eis am und um den Nordpol von Ganymed durch die Ausfällung von Plasma verändert wurde.“ sagte der Planetenforscher Alessandro Mura , ein Juno-Co-Forscher am Nationalen Institut für Astrophysik in Italien.
„Es ist ein Phänomen, über das wir mit Juno erstmals etwas erfahren konnten, weil wir den Nordpol in seiner Gesamtheit sehen können.“
Das Eis an beiden Polen von Ganymed weist eine andere Infrarotsignatur auf als das Eis am Äquator des Mondes. Und Analysen haben ergeben, dass dies daran liegt, dass der ständige Plasmaregen die Struktur der Eiskristalle verändert hat.
Auf der Erde – und auf dem größten Teil der Oberfläche von Ganymed – sind die Moleküle im Eis in einem sehr geordneten, sechseckigen Muster angeordnet. Aber darunter bestimmte Bedingungen , kann dieses ordentliche Gitter in strukturelle Unordnung geraten. Diese ungeordnete Form wird amorphes Eis genannt; Während es auf der Erde selten vorkommt, kommt es im Weltraum tatsächlich ziemlich häufig vor, auf Staubkörnern in interstellaren Wolken, auf Kometen und auf eisigen Körpern.
Drei der Jupitermonde, Europa, Kallisto und Ganymed, sind eisig; und interessanterweise haben sie alle unterschiedliche Eisprofile. Callistos Eis ist kristallin. Europas ist amorph. Und Ganymed ist eine seltsame Mischung.
Frühere Forschung stellte fest, dass dies etwas mit der Nähe zum Jupiter zu tun haben könnte; Europa liegt am nächsten und ist daher der höchsten Strahlung der von Jupiters Magnetosphäre erzeugten Strahlungsgürtel ausgesetzt. Callisto ist am weitesten entfernt und der geringsten Strahlung ausgesetzt.
(NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASIA/INAF/EXIST)
Ganymed liegt dazwischen, und Wissenschaftler haben zuvor vermutet, dass sein Magnetfeld Strahlung zu seinen Polen leiten würde, was zu einer größeren Konzentration von amorphem Eis an diesen Stellen führen würde.
Dies wurde nun durch die Juno-Daten bestätigt. Das JIRAM-Team glaubt, dass der ständige Beschuss der Polarregionen mit geladenen Teilchen die Bildung einer kristallinen Struktur im Eis verhindert.
Zukünftige Beobachtungen könnten mehr über dieses faszinierende Phänomen verraten. Junos Hauptmission besteht darin, Jupiter zu beobachten, aber weitere spezielle Missionen sind in der Entwicklung. Die Europäische Weltraumorganisation plant den Start eines Orbiters namens JUpiter ICy Moons Explorer ( SAFT ) im Jahr 2022, um nicht nur Ganymed, sondern auch Europa und Callisto auszuprobieren.
Diese vergleichenden Beobachtungen sollten viel mehr über Ganymeds Eis und die Wirkung von Jupiters Strahlungsgürteln verraten, als nur die Betrachtung von Ganymed allein.