- Astronomie im Berchtesgadener Land -

Monatsthema September 2006: "Die Galileischen Monde"

Die vier größten Monde des Planeten Jupiter werden als "Die Galileischen Monde" bezeichnet. Der bekannte italienische Physiker und Astronom Galileo Galilei (1564 - 1642) hatte mit seinem selbst gebauten Teleskop (30-fache Vergrößerung) erkannt, dass Jupiter von vier Monden umkreist wird. Inzwischen sind eine Vielzahl von weiteren Trabanten des Planeten Jupiter endeckt worden, doch zählen diese vier Monde zu den interessantesten Objekten in unserem Sonnensystem.

Die Galileischen Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto sind Himmelskörper von Planetengröße. Der kleinste, Europa (Durchmesser 3130 km), ist etwas kleiner als unser Mond. Ganymed ist mit einem Durchmesser von 5270 km der größte Satellit in unserem Sonnensystem und damit größer als die Planeten Merkur und Pluto. Zum Vergleich: Die Erde hat einen Äquatordurchmesser von 12756 km. Interessant ist die unterschiedliche Zusammensetzung der Monde im Zusammenhang mit ihrem Abstand von Jupiter. Während Io als innerster der Galileischen Monde mit einer mittleren Dichte von 3,5 g/cm³ gänzlich aus Gestein besteht, ist Kallisto als äußerster großer Mond mit einer mittleren Dichte von 1,8 g/cm³ halb Gestein, halb Eis. Dies hat seine Ursache in der Frühzeit des Planeten. Durch die Kontraktion des Planeten unter Wirkung der Gravitation (Schwerkraft) wurde Wärme frei und Jupiter strahlte viel heller als heute. Die Folge war ein Temperaturunterschied in der Region der Satellitenbildung, der zu chemischen Unterschieden führte, wie sie auch bei den Planeten bestehen. Somit war die Satellitenbildung bei Jupiter vergleichbar mit der unseres Planetensystems, die inneren Monde sind nur aus Gestein - im Gegensatz zu den an flüchtigen Substanzen reichen äußeren Jupitermonden.

Io ist in Größe (Durchmesser 3640 km) und Dichte dem Erdmond ähnlich. Seine Oberfläche ist aber nicht von grauem Gestein bedeckt, sondern mit gelblichem, orangefarbenem und rötlichem Material, das aus Schwefel und Schwefelverbindungen bestehen dürfte. Im Gegensatz zu unserem Mond zeigt Io keine Einschlagkrater, was dafür spricht, dass Io bis heute geologisch aktiv sein muss. Aufnahmen der Sonden Galileo und Voyager sowie Infrarotbeobachtungen von der Erde aus zeigen in der Tat vulkanische Aktivität auf Io. Diese wird durch die Reibungswärme aufgrund der Gezeitenwirkung von Jupiter verursacht.

Der äußerste Galileische Satellit Kallisto hat einen Durchmesser von 4840 km und besteht etwa zur Hälfte aus Eis und zur Hälfte aus Gestein. Seine Oberfläche ist mit Kratern jeder Größe übersät. Die größte Einschlagstruktur ist das Walhalla-Becken mit einem Durchmesser von 2000 km. Die Topographie von Walhalla weist nur geringe Höhenunterschiede auf, was darauf hindeutet, dass die Kruste von Kallisto zur Zeit des Einschlags alles andere als fest war und sich in relativ geringer Tiefe nahe dem Schmelzpunkt von Wassereis befand.

Der größte Satellit des Sonnensystems Ganymed weist eine mittlere Dichte von 1,9 g/cm³ auf. Somit ergibt sich im Vergleich zu Kallisto ein etwas größeres Verhältnis von Gestein zu Eis. Die Oberfläche von Ganymed ist aber von der Kallistos völlig verschieden. Sie zeigt zwei verschiedene Geländetypen: der eine erinnert an die kraterreiche Oberfläche von Kallisto, der andere besteht aus hellerem, kraterärmerem Gelände mit einer charakteristischen Furchentopographie. Diese Furchen treten in Bändern mit einer Breite von 100-200 km auf. Sie entstanden wohl aus geschmolzenem Wassereis, das aus dem Inneren aufstieg und somit an die Oberfläche dringen konnte.

Europa, der kleinste der Galileischen Monde, ist einer der interessantesten Objekte im Sonnensystem. Bei einer mittleren Dichte von 3,0 g/cm³ besteht Europa fast ganz aus Gestein mit Ausnahme eines dünnen Mantels aus Wassereis, der nicht dicker als 100 km sein kann. Die Temperatur auf seiner Oberfläche beträgt nur etwa -160°C am Äquator und -220°C an den Polen. Europas Oberfläche ist in mehrfacher Hinsicht bemerkenswert. Erstens fehlen Einschlagkrater fast völlig, was auf eine geologisch junge Oberfläche hinweist. Zweitens ist die glatte Oberfläche von Strukturen durchzogen, die sehr stark an Eisfelder in Polarregionen auf der Erde erinnern. Dabei handelt es sich um ein Netzwerk von kreuz und quer verlaufenden Gräben und Furchen, Linea genannt. Die Linea könnten durch Kältevulkanismus oder den Ausbruch von Geysiren aus warmem Wasser entstanden sein, wodurch die Eiskruste auseinander gedrückt wurde. Unter der etwa 10 bis 15 km starken Eiskruste Europas vermutet man einen etwa 90 km tiefen Ozean aus flüssigem Wasser, der durch die Wirkung der Gezeitenkräfte Jupiters erwärmt wird. Das Vorhandensein von flüssigem Wasser ließ natürlich Spekulationen über die Möglichkeit von Lebensformen auf Europa aufkommen. Auch auf der Erde gab und gibt es unter extremsten Bedingungen Leben, wie z.B. in der Tiefsee, wo ohne Sonnenlicht die hydrothermalen Quellen (Black Smoker) bestehen können. Für die Zukunft ist eine Mission angedacht, bei der mit Hilfe einer unbemannten Kryobot-Raumsonde eine Art "Mini-U-Boot" (Hydrobot) auf Europa landen soll. Dieses Hydrobot soll sich dann durch die Eiskruste durchschmelzen und den Ozean erkunden.

Die Galileischen Monde sind so hell, dass man sie bereits mit einem Fernglas oder kleinen Teleskop beobachten kann. Somit ist jeder Sternenfreund auch mit einer einfachen Ausrüstung in der Lage, in die Fußstapfen von Galileo Galilei zu treten, und die vier bekanntesten Monde Jupiters am Firmament ausfindig zu machen.

Manfred Mayer

Zum Sternenhimmel September 2006

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