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Der Polarlichtschweif des Jupitermonds Io
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Köln
astronews.com
6. Juli 2018
Manche Himmelskörper beeinflussen sich nicht nur gegenseitig
durch ihre Schwerkraft, sondern können auch elektromagnetisch miteinander
wechselwirken. Ein Paradebeispiel für diese elektromagnetische Kopplung in
unserem Sonnensystem ist Jupiter und sein Mond Io. Daten der NASA-Sonde Juno lieferten nun neue Erkenntnisse über die dadurch entstehenden Phänomene.
Blick der Sonde Juno auf Jupiter und die
Monde Io und Europa (links).
Bild: NASA/JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Roman
Tkachenko [Großansicht] |
Der NASA-Raumsonde Juno, die seit Juli 2016 im Orbit um Jupiter ist,
hat Daten über die elektromagnetische Kopplung zwischen Io und
Jupiter in bisher unbekannter Detailtreue geliefert: Sie beobachtete im
Polarlicht chweif von Io Leuchtpunkte, die mit schlierenartigen Strukturen verbunden sind.
Diese Strukturen erinnern an sogenannte Kármánsche Wirbelstraßen, die man aus
der Umströmung von Hindernissen in Windkanälen kennt.
Der Jupitermond Io generiert magneto-hydrodynamische Wellen, die ähnlich wie
Kanalwellen nur in eine Richtung laufen, in diesem Fall entlang eines
Magnetfeldes. Da der Mond Io sich im Einflussbereich des gigantischen
Magnetfeldes von Jupiter bewegt, laufen die von Io erzeugten magneto-hydrodynamischen
Wellen entlang des Jupitermagnetfeldes zu Jupiter hin. Sie treffen dort in der
nördlichen und südlichen Polarregion von Jupiter auf. An den Stellen des
Auftreffens erzeugen sie intensive Polarlicht-Leuchtflecke, die auch
Polarlicht-Fußpunkte der Monde genannt werden. Man bräuchte ca. 1000 irdische
Kraftwerke, um die Leuchtkraft der Polarlicht-Fußpunkte von Io zu erzeugen.
Auch Jupiters Monde Europa und Ganymed erzeugen ähnliche
Polarlicht-Fußpunkte. Die Polarlicht-Fußpunkte, insbesondere die von Io, haben
zudem einen sehr langen Polarlicht-Schweif. Dieser entsteht aufgrund der
Bewegung von Io im Magnetfeld von Jupiter, wodurch die von Io generierten und an
Jupiter reflektierten magneto-hydrodynamischen Wellen stromabwärts vom Mond
getragen werden.
Ios Polarlicht-Schweif wurde nun mit der Infrarot-Kamera der NASA-Raumsonde
Juno mit bisher unerreichter Auflösung beobachtet. Die Juno-Messungen
haben dabei zum ersten Mal eine erstaunlich detaillierte Struktur des
Polarlicht-Schweifs beobachtet. "Der Schweif besteht aus vielen gegeneinander
versetzten Leuchtpunkten, die mit schlierenartigen Strukturen verbunden sind",
so Professor Dr. Joachim Saur vom Institut für Geophysik und Meteorologie der
Universität Köln. "Diese Strukturen rühren vermutlich von einem viel komplexeren
Reflexionsverhalten der magneto-hydrodynamischen Wellen her als bisher
angenommen wurden."
Die neuen Beobachtungen der Effekte von elektromagnetischer Kopplung zwischen
zwei Himmelskörpern ist insbesondere auch für extrasolare Planeten relevant.
Viele der bekannten Exoplaneten umkreisen ihren zentralen Stern in großer Nähe
und können daher auch elektromagnetisch mit dem Stern wechselwirken. Dies führt
zu einem Polarlicht-Fußpunkt des Exoplaneten in der Atmosphäre des Sterns.
Allerdings kann in diesen Systemen wegen der großen Distanz von der Erde das
Fußpunkt-Leuchten nicht räumlich aufgelöst werden.
"Der Jupitermond Io ist mit seinen Polarlicht-Fußpunkten und seinem
dazugehörigen Schweif deswegen das Musterbeispiel, an dem die Forschung der
elektromagnetischen Kopplung zweier Himmelskörper vorangetrieben wird", erklärt
Saur, der sich mit seiner Arbeitsgruppe seit vielen Jahren mit diesen Kopplungen
beschäftigt. Durch ihre Erforschung der elektromagnetischen Phänomene der Monde
von Gasplaneten haben sie beispielsweise zum Nachweis von flüssigem Wasser unter
der Oberfläche des Jupitermondes Ganymed und der Existenz von
Wasserdampf-Geysiren auf dem Saturnmond Enceladus beigetragen.
Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel in
der Zeitschrift Science.
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