Wechselwirkung mit Jupitermagnetosphäre ist keine Erklärung für hohen Sauerstoffanteil in der Atmosphäre des Jupitermondes Kallisto

Andreas Müller

19/09/202319/09/2023 aktualisiert 2 min

Blick auf den Jupitermond Kallisto.Copyright: NASA/JPL/DLR — Blick auf den Jupitermond Kallisto.
Copyright: NASA/JPL/DLR

Berkeley (USA) – Wie so viele andere Monde der beiden Gasriesen Saturn und Jupiter, so gilt auch der Jupitermond Kallisto als Mond mit einem verborgenen Wasserozean. Der ungewöhnlich hohe Sauerstoffanteil in seiner Atmosphäre wurde bislang durch die Wechselwirkung mit dem starken Magnetfeld seines Planeten erklärt. Eine neue Analyse kommt nun jedoch zu dem Schluss, dass dieser Interaktion nicht ausreicht.

Wie das Team um Shane R. Carberry Mogan von der University of California, Berkeley, aktuell im „Journal of Geophysical Research: Planets“ (DOI: 10.1029/2023JE007894) berichtet, haben sie die Theorie untersucht, wonach der Sauerstoff in Kallistos Atmosphäre durch sogenannte Radiolyse, also dadurch entsteht, dass die Strahlung der starken Magnetosphäre des Jupiters lose Wasserstoff-, Wasser- und Sauerstoffmoleküle aus der dicken eisigen Oberflächenkruste des Mondes schlägt.

Hintergrund
Nach Ganymed ist Kallisto (Jupiter VI) der zweitgrößte der vier großen Jupitermonde und mit einem Durchmesser von 4820 km der drittgrößte Mond im Sonnensystem. Er gehört zu den Eismonden und gilt als der kraterreichste Körper des Sonnensystems. Die sichtbare Oberfläche besteht aus einer rund 200 Kilometer dicken Eisschicht. Darunter befindet sich vermutlich ein 10 Kilometer tiefer Ozean aus flüssigem Salzwasser.

Der gewaltige Krater Valhalla, 1979 aufgenommen von Voyager 1.
Copyright: NASA

Aktuelle Beobachtung weisen auf eine dünne Atmosphäre aus Kohlendioxid hin, innerhalb derer sich jedoch auch ein ungewöhnlich hoher Anteil an Sauerstoff zeigt. Da Atmosphären mit viel Sauerstoff jedoch nicht stabil sind, braucht es eine Sauerstoffquelle, die das Gas fortwährend nachliefert. Während es auch geologische Prozesse gibt, die Sauerstoff freisetzten, wird ein Großteil des hohen Sauerstoffanteils in unserer Erdatmosphäre (21 %) durch biologische Aktivitäten (Photosynthese von Pflanzen und Algen) erzeugt und freigesetzt.

Durch Simulationen der thermalen und energetischen Bestandteile der Magnetosphäre des Jupiters, besonders des Palmas, sowie Schätzungen über jene Energiemenge, die Kallisto noch erreicht, haben die Forscher nun berechnet, welche Mengen an Sauerstoff auf diese Weise freigesetzt würden und diesen Wert mit den aktuell geschätzten Werten verglichen.

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Wie sich zeigt, übersteigt der tatsächlich vorhandene Anteil an Sauerstoff in der dünnen Kallisto-Atmosphäre jenen Wert, der durch die Wechselwirkung der Oberfläche des Mondes mit der Jupiter-Magnetosphäre erklärt werden könnte, um das Zwei- bis Dreifache.

Auf diese Weise stellt der Sauerstoffanteil in der Atmosphäre von Kallisto weiterhin ein Rätsel dar. Die Wissenschaftler hoffen nun auf die Ergebnisse der anstehenden Jupiter-Missionen „JUICE“ (ESA) und „Europa Clipper“ (NASA).