Io (Mond)
| Jupitermond Io aufgenommen von der Raumsonde Galileo aus einer Entfernung von 130.000 km am 3. Juli 1999 | |
| Entdeckung | |
|---|---|
| Entdecker | Galileo Galilei |
| Datum der Entdeckung | 1610 |
| Daten des Orbits | |
| Mittlerer Bahnradius | 421.600 km |
| Bahnexzentrizität | 0,041 |
| Umlaufzeit | 1,76 Tage |
| Inklination | 1,070° |
| Natürlicher Satellit des | Jupiter |
| Physikalische Daten | |
| Mittlerer Durchmesser | 3643,2 km |
| Oberfläche | 41.000.000 km2 |
| Masse | 8,94×1022 kg |
| Dichte | 3,56 g/cm3 |
| Gravitation an der Oberfläche | 1,81 m/s2 |
| Siderische Rotation | 1,76 Tage |
| Neigung der Rotationsachse | 0° |
| Albedo | 0,61 |
| Oberflächentemperatur | 130 K (-143°C) |
| Atmosphärischer Druck | kPa |
Io ist der innerste der großen Monde des Planeten Jupiter.
Entdeckung
Ios Entdeckung wird dem italienischen Gelehrten Galileo Galilei zugesprochen, der im Jahre 1610 sein einfaches Fernrohr auf den Jupiter richtete.
Die vier großen Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto werden auch als die galileischen Mond bezeichnet.
Allerdings beanspruchte der Deutsche Simon Marius in seinem 1614 erschienenen Werk Mundus Jovialis deren Entdeckung für sich, indem er behauptete, die großen Jupitermonde bereits einige Tage vor Galilei entdeckt zu haben. Galilei zweifelte dies an und bezeichnete Marius´ Werk als Plagiat.
Benannt wurde der Mond nach Io, einer Geliebten des Zeus aus der griechischen Mythologie. Obwohl der Name Io bereits kurz nach ihrer Entdeckung von Simon Marius vorgeschlagen wurde, konnte er sich über lange Zeit nicht durchsetzen. Erst in der Mitte des 20. Jahrhunderts kam er wieder in Gebrauch. Vorher wurden die galileischen Monde üblicherweise mit römischen Ziffern bezeichnet und Io war der Jupitermond I.
Die galileischen Monde sind so hell, dass man sie bereits mit einem Fernglas oder kleinen Teleskop beobachten kann.
Bahndaten
Io umkreist Jupiter in einem mittleren Abstand von 421.6200 km in 1 Tag 18 Stunden und 27,6 Minuten. Die Bahn weist eine Exzentrizität von 0,0018 auf und ist 1,070° gegenüber der Äquatorebene des Jupiter geneigt.
Aufbau und physikalische Daten
Io besitzt einen mittleren Durchmesser von 3643,2 km und eine relativ hohe Dichte von 3,56 g/cm3. Anders als die Monde des äußeren Sonnensystems scheint Io eher wie die terrestrischen (erdähnlichen) Planeten, überwiegend aus silikatischem Gestein aufgebaut zu sein. Daten der der Raumsonde Galileo lassen darauf schließen, dass Io einen Kern aus Eisen (evtl. mit Anteilen an Eisensulfiden) von mindestens 900 km Durchmesser besitzt.
Im Gegensatz zu den anderen galileischen Monden besitzt Io so gut wie kein Wasser. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass Jupiter in der Frühzeit seiner Entstehung hohe Temperaturen aufwies, die Wasser und andere flüchtige Elemente in der Umgebung der nahen Io entweichen ließen.
Io rotiert in 1 Tag 18 Stunden und 27,6 Minuten um die eigene Achse und weist damit, wie der Erdmond und die übrigen Jupitermonde, eine gebundene Rotation auf.
Ihre Albedo beträgt 0,61, dh. 61 % des einfallenden Sonnenlichts werden von der Oberfläche reflektiert. Die Oberflächentemperatur beträgt im Durchschnitt -143°Celsius.
Vor den Missionen der unbemannten Raumsonden war die Wissenschaft davon überzeugt, dass die galileischen Monde von Kratern übersäte Körper ähnlich dem Erdmond seien. Anhand der Anzahl und Verteilung der Krater sollten Rückschlüsse auf das Alter der Monde gezogen werden. Als die Sonden Voyager 1 und Voyager 2 erstmals detaillierte Aufnahmen zur Erde sandten, war man überrascht, dass die Monde ein gänzlich anderes Aussehen zeigten.
Vulkanismus
Ios weist so gut wie keine Impaktkrater auf, vielmehr ist ihre Oberfläche von einem aktiven Vulkanismus geprägt und ständigen Veränderungen unterworfen. Sie ist mit Abstand der vulkanisch aktivste Körper im ganzen Sonnensystem.
Bei Eruptionen werden flüssiger Schwefel und Schwefeldioxid mit Geschwindigkeiten bis zu 1 km/s ausgestoßen, die aufgrund der geringen Schwerkraft bis in 300 km Höhe gelangen können. Die Materialien fallen zurück auf die Oberfläche und bilden mächtige Ablagerungen.
Der Vulkanismus wurde erstmals 1979 auf fotografischen Aufnahmen der Raumsonde Voyager 1 nachgewiesen, die seinerzeit großes Aufsehen erregten, da dies die erste Entdeckung eines aktiven Vulkanismus auf einem anderen Himmelskörper als der Erde war. Die Eruptionen variieren sehr stark. Bereits über einen Zeitraum von nur vier Monaten, die zwischen der Ankunft von Voyager 1 und Voyager 2 vergangen waren, konnte festgestellt werden, dass Eruptionen in bestimmten Bereichen zum Erliegen kamen, während sie an anderen Stellen neu entstanden waren. Die Ablagerungen rund um die vulkanischen Krater hatten sich ebenfalls deutlich verändert.
Durch den Vergleich mit den 20 Jahre später aufgenommenen Bildern der Galileo-Sonde ist erkennbar, dass die permanenten Vulkanausbrüche die Oberfläche von Io durch Ablagerungen von ausgeworfenem Material ständig verändern. Io weist die geologisch jüngste Oberfläche im Sonnensytem auf. Ihr Alter wird auf etwa 10 Millionen Jahre geschätzt. Daher sind auch kaum Einschlagskrater zu erkennen, da diese durch die geologischen Prozesse eingeebnet werden.
Die vulkanische Aktivität wird hauptsächlich durch ein Zusammenspiel von Gezeitenkräften des Jupiter und der Monde Europa und Ganymed verursacht, die den Mond ständig regelrecht „durchkneten“ und infolge der entstehenden Reibungskräfte im Innern aufheizen.
Dabei werden die Kräfte durch Resonanzeffekte mit den Monden Europa und Ganymed verstärkt. Die Umlaufzeiten von Io und den beiden Monden verhalten sich wie 1:2:4. Dadurch weist Ios Bahn leichte Schwankungen auf, die allerdings zu periodischen Deformationen des Mondes in der Größenordnung von 100 Metern führen. Die entsprechenden Deformationen der Erdkruste, die durch die Gezeitenkräfte von Mond und Sonne hervorgerufen werden, betragen lediglich 20 bis 30 cm.
Oberflächenstrukturen
Ios Oberfläche wird geprägt durch hunderte vulkanischer Calderen, die teilweise mehrere Kilometer tief sind. Daneben sind Berge sichtbar, die nicht vulkanischen Ursprungs sind sowie zahlreiche Seen aus geschmolzenem Schwefel. Die Ablagerungen von Schwefel und seinen Verbindungen weisen ein breites Spektrum an Farbtönen auf, die dem Mond ein ungewöhnlich buntes Erscheinungsbild verleihen.
Weiterhin erstrecken sich Lavaflüsse einer niedrig viskosen Flüssigkeit über mehrere hundert Kilometer hinweg. Auswertungen der Voyagerdaten ließen vermuten, dass die Lavaflüsse überwiegend aus Schwefel- und Schwefelverbindungen zusammengesetzt sind. Dagegen zeigen erdgestützte Infrarotuntersuchungen so genannte „Hotspots“ mit Temperaturen bis zu 2.000 K. Dies ist viel zu heiß für geschmolzenen Schwefel. Möglicherweise bestehen die Lavaflüsse aus geschmolzenen Silikaten. Aktuelle Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops weisen darauf hin, dass das Material reich an Soda ist.
Atmosphäre
Io besitzt eine äußerst dünne Atmosphäre, die aus Schwefeldioxid und möglicherweise Spuren anderer Gase zusammengesetzt sind.
Magnetfeld
Io bewegt sich auf ihrer Bahn durch das starke Magnetfeld des Jupiter, wodurch elektrische Ströme induziert werden. Dabei werden rund 1.000 Gigawatt mit einem Spannungspotential von 400.000 Volt erzeugt. Unter diesen Bedingungen werden Atome in Ios oberer Atmosphäre ionisiert und in den Weltraum geschleudert. Io verliert so Partikel mit einer Masse von Tausenden von Kilogramm pro Sekunde.
Die Ionen bilden längs Ios Bahn einen Torus um Jupiter, der im infraroten Licht intensiv leuchtet. Partikel, die durch den Sonnenwind aus dem Torus fortgerissen werden, könnten mit verantwortlich für Jupiters ungewöhnlich ausgedehnte Magnetosphäre sein.
Daten der Sonde Galileo lassen darauf schließen, dass Io ein eigenes Magnetfeld besitzt.
Die Position von Io beeinflusst sehr stark die Emission von Radiowellen, die vom Jupitersystem abgestrahlt werden. Wenn Io von der Erde aus sichtbar ist, steigt die Intensität der Radiostrahlung deutlich an.