Vorsicht: Io Staub

15.09.2004 - Der Jupitermond Io schießt kleine, vulkanische Geschosse auf vorbeifliegende Raumschiffe.

Der Jupitermond Io ist übersäht mit den heißesten und aktivsten Vulkanen in unserem Sonnensystem. Zischende Öffnungen speien Rachfahnen aus Gas und Staub bis zu 400 km in die Höhe. Sie wallen auf, zischen, fallen zusammen und wallen wieder auf, non-stop.

Die sich auftürmenden Rauchfahnen, umrissen von anmutigen Bögen aufsteigender und wieder herunterfallender Asche, sind auf unheimliche Art wunderschön. Ihre Spitzen ragen in den Weltraum und gefrieren dort. Unter ihnen, so glauben Wissenschaftler, schneit es. Schwefelige Flocken kristallisieren in den Spitzen der Rauchfahnen und driften sanft nach unten um die farbige Oberfläche Io´s zu bedecken.

Hoch über dem sanften Schneefall passiert etwas Unerwartetes. An der Spitze der Rauchfahnen, wo etwas der Asche und Staub umdrehen und fallen sollte ... tut es dies nicht. Die Gravitation besiegend, steigt es weiter nach oben, verlangsamt sich dabei nicht, sondern beschleunigt um den Faktor 2, den Faktor 10, hundert Mal schneller als ein Geschoss, weg von Io und in den Weltraum.

Vorbeifliegende Raumschiffe seit vorsichtig: Io schiesst auf euch

Das Ulysses Raumschiff, eine gemeinsame Mission der NASA und ESA, entdeckte dies 1992. Als es sich dem Jupiter näherte, wurde es von einem halsbrecherischen Strom aus Vulkanstaub getroffen.

"Welch eine Überraschung," erinnert sich Harold Krueger vom Max Planck Institute in Heidelberg, der leitende Wissenschaftler für Ulysses Untersuchungen mit Staubdetektoren. "Wir haben erwartet Staub zu finden," sagt er. Das Sonnensystem verunreinigt mit Flocken von Kometen und Asteroiden. "Nichts von alle dem."

Der Staub kam in einem engen Strom, wie Wasser aus einem Gartenschlauch, und er bewegte sich außerordentlich schnell, mit etwa 300 km/s. "Das macht es zum sich mit am schnellsten bewegenden Material im Sonnensystem," sagt Krueger," nur die Solarwinde sind noch schneller." Glücklicherweise waren die Staubteilchen klein, in der Größe vergleichbar mit Teilchen aus Zigarettenrauch, wodurch sie die Hülle des Raumschiffes nicht durchdrungen haben, trotz ihrer extremen Geschwindigkeit."

Zuerst hat niemand Io verdächtigt. Ulysses war 100 Millionen Kilometer entfernt von Io als der Strom auftauchte, außerhalb der Reichweite von vulkanischen Rauchfahnen, wie man annehmen sollte. Außerdem machte die Geschwindigkeit des Staubs keinen Sinn. Partikel, die von Io’s Öffnungen stammen, reisen mit 1 oder 2 km/s, nicht 300 km/s.

Verwirrt zogen die Forscher mehrere Möglichkeiten in Erwägung. Könnten Jupiters dunkle Ringe dafür verantwortlich sein? Es gibt dort reichlich Staub, aber wie können Ringe solch schnelle Jets produzieren? Der Komet Shoemaker-Levy 9 war ein weiterer Verdächtiger. Der Komet flog 1992 so dicht an Jupiter heran, dass er auseinander gerissen wurde. Kometen sind bekannt dafür, dass sie Ströme aus Staub produzieren, aber nicht so schnelle wie die, welche Ulysses trafen.

NASA's Galileo Raumschiff hat das Geheimnis dann gelöst. Wie auch Ulysses wurde Galileo mit Staub beworfen, als sich die Sonde Jupiter 1995 näherte. Im Gegensatz zu Ulysses, dass bloß an dem riesigen Planeten vorbeiflog, schwenkte Galileo in einen Orbit ein. Nachdem sich Daten über einen Zeitraum von mehreren Jahren angesammelt hatten, waren Wissenschaftler in der Lage die vulkanische Aktivität mit den Stauberscheinungen in Verbindung zu bringen, und sie haben weiterhin gezeigt, dass die Staubströme mit Io´s Orbitalbewegung modulierten.

Die Quelle war definitiv Io

Unter Berücksichtigung der extremen Geschwindigkeit des Staubs: "Jupiter ist dafür verantwortlich," erklärt Krueger.

Jupiter ist nicht nur ein riesiger Planet, sondern auch ein riesiger Magnet, der sich einmal alle 9 Stunden und 55 Minuten dreht. Drehende Magnetfelder produzieren elektrische Felder, und die elektrischen Felder um Jupiter sind sehr stark. Io’s Staub, wie auch Staub auf Ihrem Monitor, ist elektrisch geladen, und daher beschleunigen Jupiters elektrischen Kräfte die Körner. 300 km/s ist dann kein Problem.

Im Jahr 2000 als das Cassini Raumschiff am Jupiter vorbeiflog, auf seiner Route zum Saturn, wurde es auch getroffen. Cassinis Staubdetektor ist empfindlicher als Ulysses. Zusätzlich zur Masse, Geschwindigkeit, Ladung und Bahnrichtung kann er auch die elementare Zusammensetzung bestimmen. Cassini fand Spuren von Schwefel, Silikon, Natrium und Kalium -- alles Hinweise auf einen vulkanischen Ursprung.

"Dies wirft eine interessante Möglichkeit auf," sagt Krueger. "Wir können den heißen Inhalt von Io aus einer großen Entfernung analysieren." Es ist nicht notwendig zu dicht an die zischenden Öffnungen heranzugehen, wenn man die Asche auch in Millionen Kilometern Entfernung einfangen kann.

Io Staub kann sogar die Erde erreichen, sagt Krueger, aber erwarten Sie keine Meteoritenschauer. Helle Meteoriten, wie die Perseiden und Leoniden, werden durch sandkorngroßen Kometenstaub erzeugt. Io Staub ist viel kleiner. Ein typisches Korn ist nur 10 milliardstel Meter breit. Wenn sich ein bisschen davon in der Erdatmosphäre auflösen würde, bemerkte es wahrscheinlich niemand.

Das Ende der Geschichte? Nicht ganz

Ulysses besuchte Jupiter Anfang 2004 erneut, und wieder wurde das Raumschiff getroffen. Io´s Vulkane sind immer noch aktiv. Aber etwas war falsch. Der Staub schoss in die falsche Richtung.

"Io Staub sollte aus Jupiters Äquatorialfläche herausfliegen," sagt Krueger, "weil dies die Richtung des beschleunigenden elektrischen Feldes ist." Dieses Mal näherte sich Ulysses Jupiters Nordpol (75 Grad nördlicher Breite ganz genau) wo es keinen Staub geben sollte. Trotzdem wurde das Raumschiff erneut getroffen.

Jupiter, so scheint es, schleudert Io-Staub in jede Richtung, was schwer zu verstehen ist, sagt Krueger. Zukünftige Missionen zu dem Riesenplaneten werden dieses Rätsel lösen. Jeder Auswurf von Staub erinnert uns: wir haben immer noch eine Menge zu lernen.

Autor: Frank Erhardt