09.03.2003 / Autor: Michael Stein Astronomie > Sonnensystem

Die Jupitermonde

Einige der 63 Jupitermonde sind größer als der Merkur, die meisten Monde des Gasriesen jedoch sind nur wenige Kilometer große Gesteinsbrocken.



Die vier Galileischen Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto (von oben nach unten) in maßstabsgetreuer Darstellung.
(Fotomontage: NASA)
Einleitung
Die ersten Jupitermonde wurden bereits kurz nach der Entwicklung des Fernrohrs im Jahr 1609 durch Galileo Galilei entdeckt. Dem großen Universalgelehrten waren im Jahr darauf bei der Betrachtung des Jupiters durch sein Fernrohr vier "Sterne" aufgefallen, die ihre Position änderten: Galilei hatte die vier größten Jupitermonde Io, Europa, Ganymed und Kallisto entdeckt, die nach ihrem Entdecker auch die Galileischen Monde genannt werden. Diese vier Monde sind übrigens sämtlich nach Figuren der römischen Mythologie benannt, die dort dem Göttervater Jupiter als Geliebte dienen. Konsequenterweise sind auch die anderen Monde des Jupiter nach mythologischen Gestalten aus dem Gefolge von Zeus bzw. Jupiter benannt.

Es sollte dann trotz ständiger Verbesserungen der Optiken und Spiegel beim Teleskopbau bis zum Jahr 1892 dauern, bis die nächsten Jupitermonde entdeckt werden. Dieser lange Zeitraum von fast drei Jahrhunderten wird verständlich, wenn man weiß, dass der fünfgrößte Satellit des Jupiter nicht einmal 200 Kilometer im Durchmesser misst - jeder der Galileischen Monde hingegen aber mehr als 3.000 Kilometer. Bis heute sind 63 Satelliten entdeckt worden, und angesichts der Dimensionen und Bahncharakteristika vieler dieser Himmelskörper ist der Begriff "Satellit" mit Bedacht gewählt: Von "Monden" möchte man bei den meisten Mitgliedern des so genannten Jovianischen Systems, die eher kleineren und größeren Felsbrocken ähneln, nicht so recht sprechen.

Mit ständig leistungsfähigeren Teleskopen ist für die Zukunft eine ganze Schwemme an Neuentdeckungen zu erwarten: Verschiedene Astronomen rechnen mit mehreren hundert Gesteinsbocken mit mehr als einem Kilometer Durchmesser, die den Jupiter umkreisen sollen. Die derzeitige Anzahl bekannter natürlicher Satelliten ist also nur vorläufig, und mit Sicherheit wird der größte Planet unseres Sonnensystems auch zukünftig derjenige mit den meisten natürlichen Satelliten bleiben - eine Auswirkung der gigantischen Masse, die Jupiter in sich vereint, wodurch er wie eine Art "Staubsauger" des äußeren Sonnensystems in der Vergangenheit viele vagabundierende Kleinstmeteoriten an sich gebunden hat.

Dieser Artikel ist in folgende Kapitel unterteilt:

Einteilung der Satelliten
Der Jupitermond Io
Der Jupitermond Europa
Der Jupitermond Ganymed
Der Jupitermond Kallisto
Fakten

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Einteilung der Satelliten


Die Umlaufbahnen der 2001 neu entdeckten Jupitermonde
(Grafik: University of Hawaii / Bearbeitung: M.Stein)
Die bis heute entdeckten Jupitersatelliten können aufgrund ihrer Umlaufbahnen in so genannte reguläre und irreguläre Satelliten unterteilt werden. Zu den regulären Satelliten zählen nur die vier Galileischen Monde sowie vier kleine, innerhalb der Umlaufbahn des Io um den Planeten kreisende Trabanten, während alle außerhalb der Galileischen Monde umlaufenden Satelliten zur Gruppe der irregulären Satelliten gehören.

Die regulären Satelliten zeichnen sich durch relativ kreisförmige Umlaufbahnen mit einer geringen Bahnneigung gegenüber der Bahnebene des Jupiters (= "Inklination") aus. Außer den Galileischen Monden gehören noch die Satelliten Metis, Adrastea, Amalthea und Thebe zu dieser Gruppe, die allesamt innerhalb der Umlaufbahn des innersten Galileischen Mondes Io ihre Bahnen um den Planeten ziehen. Wahrscheinlich sind diese acht Jupitermonde aus einer Gas- und Staubscheibe entstanden, die den jungen Jupiter umgab. Die filigranen Jupiterringe werden vermutlich von den vier kleinen Trabanten dieser Gruppe gespeist: Aufgrund ihrer geringen Größe (Durchmesser zwischen rund 20 und 189 Kilometer) und der damit einhergehenden geringen Schwerkraft wird durch Einschläge von Mikrometeoriten ständig Material aus ihnen herausgesprengt, das sich dann in Gestalt der Ringe in bestimmten Orbits um den Planeten sammelt.

Deutlich anders stellen sich die Umlaufbahnen der übrigen, so genannten irregulären Satelliten dar, die stark elliptisch sind und zum Teil auch eine große Inklination aufweisen. Sie sind wahrscheinlich vor langer Zeit von Jupiter "eingefangen" worden: eine Vermutung, die aufgrund ihrer geringen Größe und der exzentrischen Umlaufbahnen nahe liegt. Der größte Satellit dieser Gruppe, Himalia, weist einen Durchmesser von nur 180 Kilometer auf, während andere "Irreguläre" in dieser Disziplin nicht einmal auf 10 Kilometer kommen. Die bisher bekannten 55 irregulären Satelliten des Jupiter lassen sich aufgrund ihrer Umlaufbahnen in fünf Gruppen einteilen, die jeweils von einem größeren Satelliten dominiert werden. Die irregulären Satelliten können noch weiter in so genannte prograde und retrograde Satelliten unterteilt werden. Die prograden irregulären Satelliten kreisen in der gleichen Richtung um den Jupiter, in der sich der Planet um die eigene Achse dreht, während sich die retrograden irregulären Satelliten entgegengesetzt zur Drehrichtung des Planeten bewegen. Übrigens läßt sich bei den äußeren Monden am Namen erkennen, in welcher Richtung sie um den Jupiter kreisen: Die Namen der in retrograder Richtung um den Planeten ziehenden Monde enden auf den Buchstaben "e", die der prograden Satelliten auf den Buchstaben "a".

Der Jupitermond Io


Vulkanausbruch auf Io.
(Foto: NASA)
Io ist der wohl bemerkenswerteste Mond des Jupiters. Er umkreist den Gasriesen in einer Entfernung von durchschnittlich 422.000 Kilometer und ist ihm damit von den Galileischen Monden am nächsten. Schon seine Oberfläche ist auffällig: Sie ist grünlich-gelb mit orangen und weißen Flecken. Auf Io gibt es mindestens acht aktive Eruptionszentren, dass heißt aktive Vulkane. Während eines besonders engen Vorbeiflugs der Sonde Galileo an Io gelang ihr eine Aufnahme, die einen grell leuchtenden Ausbruch eines Io-Vulkans zeigt (siehe Bild rechts). Mittlerweile wurden auch Lavaströme auf Io beobachtet. Der Vulkanismus auf Io wurde von den Voyager-Sonden entdeckt. Io ist neben der Erde der einzige Himmelskörper, auf dem Vulkanismus in der Gegenwart nachgewiesen wurde. Die Aktivität des Jupiter-Mondes wurde vorausgesagt, da durch die Nähe zum Mutterplaneten enorme Kräfte auf den Himmelskörper einwirken: Die Oberfläche von Io wird durch die Gezeitenkräfte um teilweise 100 Meter auf und ab bewegt! Selbst der maximale Tidenhub unserer Meere von 18 Metern wirkt dagegen gering (von den noch viel kleineren Bewegungen der festen Erdoberfläche durch Gezeitenkräfte ganz abgesehen). Die Daten der Jupitersonde Galileo lassen außerdem vermuten, dass Io einen großen metallischen Kern besitzt.



Strukturen auf der Eisoberfläche von Europa.
(Foto: NASA)
Der Jupitermond Europa
Europa ist von Jupiter aus gezählt der zweite große Mond des Planeten. Seine Oberfläche zeigt ein komplexes Netz von einander kreuzenden Linien. Unter dieser Schicht von Wassereis könnte sich ein Ozean befinden, der durch die Gezeitenkräfte vom Jupiter warm und damit flüssig gehalten wird. Dies ließe unter Umständen den Schluss zu, dass sich unter der Eisschicht primitive Lebensformen gebildet haben könnten. Aus diesem Grund war bereits eine Forschungssonde geplant, die auf Europa landen sollte. Anschließend sollte eine Sonde sich durch den Eispanzer hinabschmelzen, um dann im vermuteten flüssigen Ozean darunter nach Spuren von Leben zu suchen. In letzter Zeit haben Wissenschaftler auf Basis neuer Messdaten und Aufnahmen der Jupitersonde Galileo jedoch Indizien dafür gefunden, dass der den Mond überziehende Eispanzer deutlich stärker als bisher angenommen ist, so dass die geplante Mission deswegen (und wegen knapper finanzieller Mittel der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA) wieder unwahrscheinlicher geworden ist.

Der Jupitermond Ganymed


Einschlagskrater auf dem Jupitermond Ganymed, dem größten Mond des Sonnensystems.
(Foto: NASA)
Ganymed ist mit einem Durchmesser von 5.268 Kilometern der größte Mond des Sonnensystems, er lässt sogar die beiden Planeten Merkur und Pluto hinter sich. Seine Oberfläche ist im Gegensatz zu Io und Europa mit vielen Kratern übersät. Es gibt allerdings auch größere Flächen, die weniger zerfurcht sind. Bemerkenswert an Ganymed ist sein Magnetfeld, das an seiner Oberfläche stärker als das der Planeten Venus und Merkur ist. Ebenfalls eine Seltenheit für einen Mond ist das Vorhandensein einer (allerdings nur extrem dünnen) Atmosphäre aus Sauerstoff, die bei Beobachtungen mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble entdeckt worden ist. Wahrscheinlich wird sie durch Sauerstoffatome gebildet, die durch geladene Teilchen aus Wassermolekülen an der stellenweise mit Eis bedeckten Mondoberfläche herausgeschlagen werden. Ganymed setzt sich wahrscheinlich aus einem steinernen Kern mit einem Mantel aus (gefrorenem) Wasser und einer Kruste aus Felsen und Eis zusammen. Die geringe Dichte des Mondes von nur 1,94 g/cm3 spricht dafür, dass erhebliche Teile des Mondes aus Wasser und Wassereis sowie Silikaten bestehen.



Ein Einschlagskrater auf dem äußersten Galileischen Mond Kallisto.
(Foto: NASA)
Der Jupitermond Kallisto
Er ist der dunkelste der Galileischen Monde und der drittgrößte Mond des Sonnensystems, etwa so groß wie der innerste Planet Merkur. Aufgrund seiner geringen durchschnittlichen Dichte, die nicht einmal doppelt so groß wie die von Wasser ist, gehen Wissenschaftler davon aus, dass er etwa zu gleichen Teilen aus felsigem Material und Wassereis zusammengesetzt ist und wahrscheinlich über einen steinernen Kern verfügt. Seiner archaischen Oberfläche fehlen jegliche prägnanten geologischen Strukturen wie Gebirgszüge oder Canyons, alleine Unmengen von Einschlagskratern und durch sie erzeugte konzentrische "Vielring"-Strukturen geben der Mondoberfläche Gestalt. Die konzentrischen Ringe haben zum Teil enorme Dimensionen, so haben die äußersten Ringe um den größten Einschlagkrater Valhalla einen Durchmesser von 3.000 Kilometer. Kallisto verfügt nur über eine extrem dünne Atmosphäre aus Kohlendioxid, besitzt jedoch kein Magnetfeld.

Fakten
In den letzten Jahren ist die Anzahl der entdeckten Jupitermonde stark nach oben geschnellt, da durch leistungsfähigere Teleskope immer neue Kleinstsatelliten entdeckt worden sind. Mittlerweile (Mai 2005) sind 63 Trabanten bekannt, deren Bahn- und Satellitendaten sich allerdings durch weitere Beobachtungen noch ändern können, denn von vielen insbesondere kleinen Monden existieren nur wenige Daten, so dass die potentiellen Ungenauigkeiten relativ hoch sind (was natürlich nicht für lange bekannte und gut beobachtbare Jupitersatelliten wie die Galileischen Monde gilt).

Auf die Wiedergabe einer detaillierten tabellarischen Übersicht aller Jupitermonde wird hier verzichtet, zumal die Daten der vielen Kleinstmonde wohl nur für Experten von Interesse sind. Statt dessen haben wir uns auf eine Übersicht der so genannten regulären Satelliten - also der inneren acht Jupitermonde - konzentriert, die aufgrund ihrer Größe oder ihrer Bahndaten interessant sind. Wenn Sie sich für eine vollständige Übersicht der aktuellen Daten aller Jupitermonde interessieren, so finden Sie am Ende dieser Seite einen weiterführenden Link.

Reguläre Satelliten
Name Entfernung
von Jupiter
Durchmesser Mittlere
Dichte
Bahnekzentrik Bahnneigung Umlaufdauer
(Erdzeit)
Metis 128.000 km 40 km [?] [ ? ] [ ? ] [ ? ] 0,2947 Tage
Adrastea 129.000 km 20 km [?] [ ? ] [ ? ] [ ? ] 0,2982 Tage
Amalthea 181.000 km 189 km [ ? ] 0,003 0,4° 0,4981 Tage
Thebe 222.000 km 100 km [ ? ] 0,015 0,8° 0,6745 Tage
Io 422.000 km 1.830 km [ ? ] 0,004 0,04° 1,7691 Tage
Europa 671.000 km 3.130 km [ ? ] 0,009 0,47° 3,5512 Tage
Ganymed 1.070.000 km 5.262 km 1,94 g/cm3 0,002 0,21° 7,1546 Tage
Kallisto 1.883.000 km 4.806 km 1,86 g/cm3 0,007 0,51° 16,6890 Tage


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