Beben auf Eismonden könnten Rutschungen auslösen

Oberflächenstrukturen auf dem Jupitermond Ganymed, aufgenommen von der Raumsonde Galileo. (Credits: NASA / JPL-Caltech / Brown University)
Oberflächenstrukturen auf dem Jupitermond Ganymed, aufgenommen von der Raumsonde Galileo. (Credits: NASA / JPL-Caltech / Brown University)

Eine neue NASA-Studie gibt eine Erklärung dafür, wie Beben die Quelle des rätselhaften, glatten Terrains auf den Monden von Jupiter und Saturn sein könnten.

Viele der von Eis bedeckten Monde um die Gasriesen in den fernen Bereichen unseres Sonnensystems sind bekanntermaßen geologisch aktiv. Jupiter und Saturn besitzen so starke Gravitationskräfte, dass sie die sie umkreisenden Himmelskörpers stauchen und dehnen, was Mondbeben hervorruft, die die Oberflächen und Krusten der Monde aufbrechen können. Ein neue Studie zeigt erstmals, wie diese Beben Rutschungen auslösen könnten, die zu einem bemerkenswert glatten Terrain führen.

Die Studie wurde im Journal Icarus veröffentlicht und hebt den Zusammenhang zwischen Beben und Rutschungen hervor, was neues Licht darauf wirft, wie sich die Oberflächen und Strukturen auf Eismonden entwickeln.

Auf den Oberflächen von Eismonden wie Europa, Ganymed und Enceladus sieht man für gewöhnlich steile Grate, die von relativ flachen, glatten Gebieten umgeben sind. Forscher haben vermutet, dass diese Gebiete aus flüssigem Wasser resultieren, welches aus Eisvulkanen herausfließt. Aber wie dieser Prozess funktioniert, wenn die Oberflächentemperaturen so kalt und unwirtlich für Flüssigkeiten sind, war ein Rätsel.

Eine einfache Erklärung, die in der Studie beschrieben wird, benötigt keine Flüssigkeit auf der Oberfläche. Wissenschaftler maßen die Dimensionen der steilen Grate, von denen man annimmt, dass sie Verwerfungsstrukturen wie jene auf der Erde sind: Steile Hänge entstehen, wenn die Oberfläche entlang einer Verwerfungslinie bricht und eine Seite absinkt. Durch die Anwendung der Messungen auf seismische Modelle schätzten die Forscher die Kraft vergangener Mondbeben und stellten fest, dass sie stark genug sein könnten, um Trümmer anzuheben, die dann abwärts gleiten, wo sie sich ausbreiten und die Landschaft glätten.

“Wir fanden heraus, dass die Erschütterungen an den Oberflächen aufgrund von Mondbeben stark genug wären, um Oberflächenmaterial durch Rutschungen talabwärts gleiten zu lassen. Wir haben die Stärke von Mondbeben abgeschätzt und wie groß die Rutschungen sein könnten”, sagte der Hauptautor Mackenzie Mills, eine Doktorandin an der University of Arizona in Tucson. Mills führte die Studie während einer Reihe von Sommerpraktika am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien durch. “Das hilft uns zu verstehen, wie Rutschungen im Laufe der Zeit die Mondoberflächen gestalten könnten.”

Oberflächenstrukturen auf dem Jupitermond Europa, aufgenommen von der Raumsonde Galileo. (Credits: NASA / JPL-Caltech / DLR)
Oberflächenstrukturen auf dem Jupitermond Europa, aufgenommen von der Raumsonde Galileo. (Credits: NASA / JPL-Caltech / DLR)

Kommende Untersuchungen

Die kommende NASA-Mission Europa Clipper, die im Jahr 2024 zum Jupitermond Europa starten soll, wird der Forschung eine entscheidenden Schub geben und Bilder und andere wissenschaftliche Daten zur Verfügung stellen. Nach der Ankunft im Jupitersystem im Jahr 2030 wird die Raumsonde den Gasriesen umkreisen und etwa 50 Vorbeiflüge an Europa vornehmen. Die Mission besitzt eine moderne Nutzlast aus neun wissenschaftlichen Instrumente, um zu bestimmen, ob Europa Bedingungen aufweist, die Leben begünstigen könnten. Forscher vermuten, dass Europa einen tiefen Ozean unter seiner äußeren Eishülle besitzt.

“Es war überraschend, mehr darüber zu erfahren, wie stark Mondbeben sein können und dass es für sie leicht sein kann, Trümmer abwärts zu bewegen”, sagte der Co-Autor Robert Pappalardo, ein Projektwissenschaftler für Europa Clipper am JPL, das die Mission leitet.

Besonders überraschend waren die Simulationsergebnisse für tektonische Aktivität und Beben auf dem Saturnmond Enceladus. Dieser Himmelskörper besitzt weniger als drei Prozent der Fläche Europas und etwa 1/650stel der Erdoberfläche. “Aufgrund der geringen Gravitation des Mondes könnten Beben auf dem winzigen Enceladus stark genug sein, um eishaltige Trümmer von der Oberfläche in den Weltraum zu katapultieren, so wie ein nasser Hund das Wasser abschüttelt”, sagte Pappalardo.

Was Europa betrifft, werden die von Europa Clipper aufgenommenen hochaufgelösten Bilder Wissenschaftlern helfen, die Stärke vergangener Mondbeben zu bestimmen. Die Forscher können die kürzlichen Ergebnisse anwenden, um zu verstehen, ob Beben Eis und anderes Oberflächenmaterial bewegt haben, und in welcher Größenordnung das geschah. Bilder der ESA-Mission JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) werden ähnliche Informationen über Europas Nachbarmond Ganymed liefern.

“Wir hoffen bessere Einblicke in die geologischen Prozesse zu gewinnen, die die Eismonde im Laufe der Zeit gestaltet haben und in welchem Ausmaß ihre Oberflächen heute noch aktiv sein könnten”, sagte Pappalardo.

Quelle

(THK)

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