Bisher war bekannt, dass Ganymed eine dünne Atmosphäre aus Sauerstoff besitzt. Nun hat ein internationales Team unter Beteiligung des Kölner Geophysikers Joachim Saur nachgewiesen, dass auf der sonnenbeschienenen Seite des Mondes eine Wasserdampfatmosphäre vorhanden ist, die zur Mittagszeit auf dem Mond fünf Mal dichter ist als die Sauerstoffatmosphäre. Die Publikation erschien in der Zeitschrift Nature Astronomy unter dem Titel: A sublimated water atmosphere on Ganymede detected from Hubble Space Telescope observations.
Der Jupitermond Ganymed, der größte Mond unseres Sonnensystems, ist ein Eismond, dessen Oberfläche vornehmlich aus gefrorenem Wasser besteht. Unter der Eisoberfläche befindet sich ein riesiges Reservoir aus flüssigem Wasser. Die Wasserdampf-Atmosphäre entsteht durch Sublimation von gefrorenem Wasser. Dies ist ein Prozess, der auch vom Erwärmen von Trockeneis bekannt ist, bei dem tiefgefrorenes Kohlendioxid gasförmig wird, wenn es aufgewärmt wird. Die Entdeckung der Wasserdampfatmosphäre gelang mittels Beobachtungen des Hubble Weltraum Teleskops unter Leitung von Dr. Lorenz Roth von der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) Stockholm. Dazu wurden Spektren der Atmosphäre im ultravioletten Licht unter normalen Ganymed-Bedingungen und während einer Jupiterfinsternis des Mondes verglichen: Wasser- und Sauerstoff-Moleküle werden durch solare Photonen oder durch energiereiche Elektronen in ihre Atome gespaltet und zum Leuchten bei verschiedenen Wellenlängen angeregt. Aus den gemessen Lichtintensitäten bei den verschiedenen Wellenlängen kann die Zusammensetzung der Atmosphäre abgeleitet werden.
Die Wasserdampf- und Sauerstoff-Atmosphären auf dem Mond sind sehr dünn und nicht zum Atmen geeignet. Die Oberflächentemperatur von Ganymed am Mittagspunkt ist zudem eisige minus 120 Grad Celcius kalt und auf der Nachtseite noch frostiger.
„Nach jetzigem Wissensstand ist nicht davon auszugehen, dass die Wasseratmosphäre durch das Wasserreservoir unter der Eisoberfläche gespeist wird“, erklärt Professor Saur. „Die Kenntnis der Wasserdampf-Atmosphäre ist jedoch sehr wichtig, um andere Beobachtungen des Mondes, die auch die Charakterisierung des Ozeans betreffen, richtig einschätzen zu können.“
Der Mond Ganymed ist das Hauptziel der ESA-Raumsonde JUICE, die im Jahr 2029 im Jupiter-System ankommen wird. Diese Mission soll den Mond weiter vermessen, um dessen unter der Eisoberfläche liegenden Ozean, die Polarlichter von Ganymed und sein Magnetfeld besser zu verstehen. Ganymed ist der einzige bekannte Mond mit einem eigenen Magnetfeld und Polarlichtovalen. Die Charakterisierung des Jupitermondes und seines Ozeans erfolgt zurzeit auch im Rahmen des ERC Projects EXO-OCEANS von Joachim Saur.
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Dr. Lorenz Roth
Königliche Technische Hochschule (KTH) Stockholm
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Veröffentlichung:
https://www.nature.com/articles/s41550-021-01426-9