Hallo Zusammen,
In dem vulkanischen Kratersee Loki Patera auf Jupiters Mond Io wurden Wellen beobachtet.
Der aktivste vulkanische Krater im Sonnensystem,
Loki Patera auf
Jupiters Mond Io, wird als ein Lavasee betrachtet, der sich periodisch erhellt, weil er Lava umwälzt. Ein Team der
UC Berkeley überwacht den
Mond Io regelmäßig und nutzte 2015 eine seltene Veranstaltung, da kam es zu einer Bedeckung vom
Mond Europa des
Mondes Io, um die Oberfläche des Sees im Detail zuzuordnen. Sie fanden Beweise für zwei massive Wellen der umwälzenden Lava, die in Richtung der südöstlichen Ecke des Sees konvergierte. Diese seltene Okkultation von
Io durch
Europa ermöglichte die detaillierte Infrarot-Kartierung von
Loki Patera.
Die Wissenschaftler beobachteten mit den
"zwei Augen" des
Binokular-Teleskop ( Large Binocular Telescope Observatory LBTO) in den Bergen von Südost-Arizona den
Krater Loki Patera. Die Bilder wurden von den zwei 8,4-Meter-Spiegel auf dem LBTO aufgenommen, die als Interferometer mit fortgeschrittener adaptiver Optik verbunden sind, um atmosphärische Unschärfe zu entfernen. Die Anlage wird von einem internationalen Konsortium mit Sitz in der Universität von Arizona in Tucson betrieben.
Unter der Nutzung einer seltenen Orbitalausrichtung zwischen den zwei Monden von Jupiters,
Io und Europa, haben die Forscher eine außergewöhnlich detaillierte Karte des größten Lavasees auf
Io, dem vulkanischten Körper des Sonnensystems, erhalten.
Am 8. März 2015 zog
Europa vor Io vorbei und verdunkelte allmählich das Licht auf dem vulkanischen Mond. Weil
Europas Oberfläche mit Wassereis beschichtet ist, spiegelt sich nur sehr wenig Sonnenlicht bei den Infrarot-Wellenlängen, so dass die Forscher die Hitze, die von Vulkanen auf
Ios Oberfläche ausgeht, genau isolieren konnten. Die Infrarot-Daten zeigten, dass die Oberflächentemperatur von
Ios massivem geschmolzenen vulkanischen See stetig von einem Ende zum anderen zunahm, was darauf hindeutet, dass die Lava in zwei Wellen gewendet wurde. Jede Welle bewegte sich von Westen nach Osten mit etwa einen Kilometer pro Tag.
In diesem Szenario sinken Teile der kühlen Kruste, decken die heißglühende Magma darunter ab und verursachen eine Aufhellung in Infrarot.
Eine Karte vom
Lavasee Loki Patera auf dem
Mond Io, die zeigt, wie die Oberfläche im Nordwesten kühler ist (1 und 2), wo die Lava umkippte und im Südosten (3) am heißesten war, wo das heißere Magma vor kurzem aufstieg. Die gesamte Seeoberfläche wurde in etwa drei Monaten umgewälzt.
Credit: Large Binocular Telescope Observatory, Katherine de Kleer Grafik.Die umwälzende Lava ist eine beliebte Erklärung für die periodische Aufhellung und Dimmung des
Hot Spot, nach dem nordischen Gott
Loki Patera genannt, (
ein Patera ist ein schüsselförmiger vulkanischer Krater.) Die aktivste Vulkanstelle auf
Io, der selbst der vulkanisch aktivste Körper im Sonnensystem ist, ist
Loki Patera. Die heiße Region der
Patera hat eine Fläche von 21.500 Quadratkilometern, größer als der
See Ontario.
Wenn Loki Patera ein Meer von Lava ist, umfasst es eine Fläche, die mehr als eine Million Mal eines typischen Lavasees auf der Erde beträgt.
Erdgebundene Astronomen bemerkten zuerst die wechselnde Helligkeit vom
Mond Io in den 1970er Jahren, aber nur, als 1979 die Raumsonden die
Voyager 1 und 2 vorbeiflogen, wurde klar, dass dies wegen Vulkanausbrüchen auf der Oberfläche so war.
Trotz hochgradig detaillierter Bilder von der Galileo-Mission in den späten 1990er und frühen 2000er Jahren diskutieren die Astronomen darüber hinaus, ob die Aufhellung bei
Loki Patera, die alle 400 bis 600 Tage stattfindet, durch Bewegungen in einem massiven Lave-See oder ob in regelmäßigen Abständen Eruptionen die Lavaströme über eine große Fläche verbreitet.
Nach der Aussage von Co-Autor
Ashley Davies, der
Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, der
Io's Vulkane seit vielen Jahren studiert hat, ist es die erste nützliche Karte der
gesamten Patera. Es zeigt nicht nur eine, sondern zwei wieder auftauchende Wellen, die um die
Patera herumlaufen. Das ist viel komplexer als das, was vorher gedacht wurde.
Der Co-Autor und
LBTO-Direktor Christian Veillet berichtete, das mit dem LBTO zwei Jahre zuvor die ersten bodengestützten Bilder von zwei separaten Hotspots innerhalb von
Loki Patera, dank der einzigartigen Auflösung, die durch die interferometrische Verwendung von LBT angeboten wird, aufgenommen wurden. Diesmal wurde die exquisite Auflösung durch die Beobachtung von
Loki Patera zum Zeitpunkt der Okkultation durch Europa erreicht.
Es dauerte etwa 10 Sekunden bis
Europa Loki Patera vollständig abgedeckt hatte.
Es gab so viel Infrarotlicht, dass die Beobachtungen in
ein-achtel-Sekunden Intervalle erfasst werden konnte, während der Rand von
Europa nur wenige Kilometer über
Io's Oberfläche vorrückte.
Loki Patera wurde von einer Richtung abgedeckt, und die andere Seite war aufgedeckt. So konnte eine echte Karte der Verteilung der warmen Oberfläche innerhalb der
Patera gemacht werden.
Diese Beobachtungen gaben den Astronomen eine zweidimensionale thermische Karte von
Loki Patera mit einer Auflösung von besser als 10 Kilometer, 10-mal besser als normalerweise mit dem LBT-Interferometer bei dieser Wellenlänge (4,5 Mikrometer) möglich ist. Die Temperaturkarte zeigte eine glatte Temperaturveränderung über die Oberfläche des Sees, von etwa 270 Kelvin am westlichen Ende, wo die kühle Kruste lag, um 330 Kelvin am südöstlichen Ende zu beginnen, wo die umgewälzte Lava am frischsten und am heißesten war.
Unter Verwendung von Informationen über die Temperatur und Abkühlrate von Magma aus Studien von Vulkanen auf der Erde abgeleitet, konnte
de Kleer, führender Autor des Berichtes, berechnen, wie vor kurzem neue Magma an der Oberfläche geflossen war. Die Ergebnisse, zwischen 180 und 230 Tage vor den Beobachtungen am westlichen Ende und 75 Tage vor dem östlichen Ende, stimmen mit früheren Daten über die Geschwindigkeit und das Timing des Umwälzung überein. Interessanterweise begann das Umwälzen zu verschiedenen Zeiten auf zwei Seiten einer kühlen Insel in der Mitte des Sees, die dort von
Voyager 1979 fotografiert wurde.
Die Geschwindigkeit der Umwälzung ist auch auf den beiden Seiten der Insel unterschiedlich, was etwas mit der Zusammensetzung des Magmas oder der Menge des gelösten Gases in Blasen im Magma zu tun haben kann. Es muss Unterschiede in der Magma-Versorgung zu den beiden Hälften des
Patera geben, und was auch immer der Start der Umwälzung auslöst, schafft es, beide Hälften nahezu gleichzeitig, aber nicht genau auszulösen. Diese Ergebnisse gibt einen Einblick in das komplexe System unter
Loki Patera.
Lava-Seen wie
Loki Patera wälzen sich um, weil sich die kühle Kruste langsam verdickt, bis sie dichter wird als das zugrunde liegende Magma und sinkt. Dann zieht die Kruste in der Nähe wie in einer Welle über die Oberfläche. Wenn die Kruste auseinanderbricht, kann Magma als Feuerbrunnen aufsteigen, ähnlich wie in Lavaseen auf der Erde in einem kleineren Maßstab gesehen wird.
Die Wissenschaftler haben vor, andere
Io-Okkultationen zu beobachten, um ihre Erkenntnisse zu verifizieren, aber sie müssen bis 2021 zur nächsten Ausrichtung warten. Die Forscher waren sich nicht sicher, ob so eine solche komplexe Beobachtung funktionieren würde, aber sie waren alle überrascht und erfreut, dass es so erfolgreich war.
Dies ist ein Schritt vorwärts, um zu versuchen, Vulkanismus auf
Io zu verstehen, den sie seit mehr als 15 Jahren beobachtet haben, und insbesondere die vulkanische Aktivität bei
Loki Patera.
Die Karten der Temperatur und das Alter der Lavakruste in
Loki Patera, abgeleitet aus der LBTO Beobachtungen. Die höheren Temperaturen im Südosten (Standort 3) deuten darauf hin, dass dort vor kurzem die neue Magma an dieser Stelle aufstieg.
Eine Animation als der
Mond Europa über
Loki Patera zog und verschiedene Teile des Bodens verdeckte. Die unteren Tafeln zeigen die Infrarot-Intensität des Lavasees in der Zeit,als er abgedeckt wurde (Eintritt) und aufgedeckt (Ausstieg) von
Europa. Die rote Kurve ist die Ausgleich -Karte für die Beobachtungen. (Katherine de Kleer Video)
Aus ihren Infrarotmessungen hat das Team das Alter der Lava an der Oberfläche von
Loki Patera abgeleitet. Die jüngste Lava ist rechts unten, nachdem sie sich vor kurzem, etwa 75 Tage vor den Beobachtungen umgewälzt hatte.
Credit: Large Binocular Telescope Observatory, Katherine de Kleer Grafik.Quellen:
http://news.berkeley.edu/2017/05/10/waves-of-lava-seen-in-ios-largest-volcanic-crater/http://lbtonews.blogspot.de/2017/05/waves-of-lava-seen-in-ios-largest.htmlhttp://www.nature.com/nature/journal/v545/n7653/full/nature22339.htmlMit den besten Grüßen
Gertrud
