Jupiter-Mond Io: Juno beobachtet heftigsten Vulkanausbruch im Sonnensystem

Die US-Raumsonde der NASA, Juno, umkreist ja den Jupiter und fliegt auch an dessen Monden, u.a. Io, vorbei. Dass auf diesem Mond heftige Vulkanausbrüche stattfinden, ist bekannt. Nun Juno den wohl bisher heftigsten bekannten Vulkanausbruch unseres Sonnensystems auf dem Jupiter-Mond Io beobachtet.

End Januar 2025 hat die US-Raumfahrtbehörde NASA im Artikel NASA Juno Mission Spots Most Powerful Volcanic Activity on Io to Date auf diesen Ausbruch hingewiesen. Nachfolgendes Bild, aufgenommen mit dem Infrarot-Imager JIRAM an Bord der NASA-Sonde beim Vorbeiflug am 27. Dezember 2024 zeigt einen massiven Hotspot – größer als der Lake Superior auf der Erde – rechts vom Io-Südpol.

Hotspot auf Io, NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Wissenschaftler der NASA-Mission Juno haben auf der südlichen Hemisphäre des Jupitermondes Io einen vulkanischen Hot Spot entdeckt. Der Hot Spot ist nicht nur größer als der Lake Superior auf der Erde, sondern stößt auch Eruptionen aus, die sechsmal so groß sind wie die Gesamtenergie aller Kraftwerke der Welt.

Selbst für die Verhältnisse auf Io, dem vulkanischsten Himmelskörper im Sonnensystem, sind die jüngst beobachteten Ereignisse auf dem Jupiter-Mond extrem. Die Entdeckung dieser gewaltigen Erscheinung ist dem Instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) von Juno zu verdanken, das der Juno-Mission von der italienischen Weltraumbehörde bereitgestellt wurde.

"Juno hatte zwei sehr nahe Vorbeiflüge an Io während der verlängerten Juno-Mission", sagte der leitende Forscher der Mission, Scott Bolton vom Southwest Research Institute in San Antonio. "Und während jeder Vorbeiflug Daten über den Mond lieferte, die unsere Erwartungen übertrafen, haben uns die Daten dieses letzten – und weiter entfernten – Vorbeiflugs wirklich umgehauen. Dies ist das stärkste vulkanische Ereignis, das jemals auf der vulkanischsten Welt in unserem Sonnensystem aufgezeichnet wurde – und das will wirklich etwas heißen."

Io ist etwa so groß wie der Erdmond und befindet sich extrem nahe an dem riesigen Gasriesen. Seine elliptische Umlaufbahn führt ihn alle 42,5 Stunden einmal um Jupiter herum. Mit dem Abstand variiert auch die Anziehungskraft des Planeten, was dazu führt, dass der Mond unablässig zusammengedrückt wird. Der Vulkanismus entsteht durch die immense Energie, die durch die von den Gezeitenkräften Jupiters ausgelöste Reibungserwärmung. Diese bringt Teile des Io-Inneren zum Schmelzen. Dies führt zu einer scheinbar endlosen Reihe von Lava-Fontänen und Asche, die von den schätzungsweise 400 Vulkanen auf der Oberfläche IOS in die dünne Atmosphäre des Monds entweicht.

Nahe Vorbeiflüge an den Monden

JIRAM wurde entwickelt, um das Infrarotlicht (das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist) einzufangen, das aus dem Inneren des Jupiters austritt, und erforscht die Wetterschicht des Gasriesen, indem es 50 bis 70 Kilometer tief in die Wolkendecke blickt. Seit die NASA die Juno-Mission verlängert hat, nutzt das Team das Instrument auch zur Untersuchung der Monde Io, Europa, Ganymed und Callisto.

Bilder von Io, die im Jahr 2024 von der JunoCam an Bord der NASA-Sonde Juno aufgenommen wurden, zeigen deutliche und sichtbare Veränderungen der Oberfläche (durch die Pfeile gekennzeichnet) in der Nähe des Südpols des Jupitermondes. Diese Veränderungen traten zwischen der 66. und 68. Perijektion auf, d. h. zu dem Zeitpunkt, an dem sich Juno auf seiner Umlaufbahn dem Jupiter am nächsten befindet.
Bilddaten: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS Bildbearbeitung: Jason Perry

Während seiner ausgedehnten Mission passiert Junos Flugbahn Io in jeder zweiten Umlaufbahn und überfliegt dabei jedes Mal denselben Teil des Mondes. Zuvor war die Sonde im Dezember 2023 und im Februar 2024 nahe an Io vorbeigeflogen und hatte sich dabei der Oberfläche bis auf etwa 1.500 Kilometer genähert. Der letzte Vorbeiflug fand am 27. Dezember 2024 statt und brachte die Sonde bis auf etwa 74.400 Kilometer an den Mond heran, wobei das Infrarot-Instrument auf die südliche Hemisphäre von Io gerichtet war.

Io und seine innere Hitze

"JIRAM entdeckte auf der Südhalbkugel von Io ein Ereignis mit extremer Infrarotstrahlung – einen massiven heißen Fleck – der so stark war, dass er unseren Detektor sättigte", sagte Alessandro Mura, ein Juno-Ko-Investigator vom Nationalen Institut für Astrophysik in Rom. "Wir haben jedoch Beweise dafür, dass es sich bei dem, was wir entdeckt haben, tatsächlich um einige eng beieinander liegende heiße Stellen handelt, die zur gleichen Zeit emittiert haben, was auf ein riesiges Magmakammersystem unter der Oberfläche hindeutet. Die Daten sprechen dafür, dass es sich um den intensivsten Vulkanausbruch handelt, der jemals auf Io aufgezeichnet wurde."

Das JIRAM-Wissenschaftsteam schätzt, dass sich das noch unbenannte Objekt über 100.000 Quadratkilometer erstreckt. Der bisherige Rekordhalter für Vulkanismus war Loki Patera auf Io, ein Lavasee mit einer Fläche von 20.000 Quadratkilometern. Der Gesamtwert der Strahlungsleistung des neuen Hotspots lag bei weit über 80 Billionen Watt.

Die Besonderheit wurde auch von der JunoCam-Kamera für sichtbares Licht aufgenommen.Das Team verglich die JunoCam-Bilder der beiden vorherigen Io-Vorbeiflüge mit denen, die das Instrument am 27. Dezember aufgenommen hatte.Und obwohl diese jüngsten Bilder eine geringere Auflösung haben, da Juno weiter entfernt war, waren die relativen Veränderungen in der Oberflächenfärbung um den neu entdeckten heißen Punkt deutlich zu erkennen. Derartige Veränderungen auf der Oberfläche von Io sind in der Planetenforschung dafür bekannt, dass sie mit heißen Flecken und vulkanischer Aktivität in Verbindung gebracht werden.

Eine Eruption dieses Ausmaßes hinterlässt wahrscheinlich langlebige Strukturen auf der Oberfläche des Mondes. Andere große Eruptionen auf Io haben unterschiedliche Merkmale hervorgebracht, wie zum Beispiel pyroklastische Ablagerungen (zusammengesetzte Gesteinsfragmente, die von einem Vulkan ausgespuckt werden), kleine Lavaströme, die möglicherweise von Spalten gespeist werden, und Ablagerungen vulkanischer Rauchfahnen, die reich an Schwefel und Schwefeldioxid sind.

Juno wird einen bevorstehenden, weiter entfernten Vorbeiflug an Io am 3. März 2025 nutzen, um den heißen Punkt erneut zu untersuchen und nach Veränderungen in der Landschaft zu suchen. Auch von der Erde aus könnten Beobachtungen in dieser Region des Mondes möglich sein. Golem hat hier einen Beitrag zu den neuen Erkenntnisse gebracht.