Hubble entdeckt Wasserdampf auf Jupitermond Ganymed

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Das Weltraumteleskop Hubble hat der NASA zuletzt Sorgen gemacht, weil es fast einen Monat lang ausfiel. Inzwischen ist es wieder aktiv und macht bereits wieder Schlagzeilen mit neuen Entdeckungen. Die allerdings zugegeben auf älteren Aufnahmen beruhen:

Wie in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde und hier als Video gezeigt wird, haben Astronomen Wasserdampf in der Atmosphäre des Jupitermondes Ganymed nachgewiesen. Dieser bildet sich, wenn Eis von der Mondoberfläche sublimiert, d.h. vom festen direkt zum gasförmigen Zustand übergeht. Flüssiges Wasser existiert an der Oberfläche von Ganymed nicht - in und unter seinem Eispanzer soll allerdings mehr Wasser als auf der Erde zu finden sein. Die Wissenschaftler nutzten hierzu neue und archivierte Datensätze von Hubble sowie der Weltraumsonde Juno.

Hubble kann Veränderungen auf dem Mond auch in UV- und nahen infraroten Wellenlängen aufdecken. Bereits frühere Forschungen haben Indizien dafür geliefert, dass auf Ganymed Wasser vorhanden ist. Allerdings sind die Temperaturen dort so niedrig, dass das Wasser auf der Oberfläche fest gefroren ist. Der Ozean von Ganymed befindet sich etwa 150 Kilometer unter der Kruste; daher kann der Wasserdampf nicht aus einer Verdunstung dieses Ozeans stammen.

1998 nahm der Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph die ersten UV-Bilder von Ganymed auf, die bunte Bänder aus ionisiertem Gas, Polarlichter, enthüllten und einen weiteren Beweis dafür lieferten, dass Ganymed ein schwaches Magnetfeld hat. Man glaubte außerdem anhand der Unterschiede zwischen den Aufnahmen in unterschiedlichen Wellenlängen atomaren Sauerstoff entdeckt zu haben.

Im Rahmen eines großen Beobachtungsprogramms zur Unterstützung der Juno-Mission der NASA im Jahr 2018 leitete Lorenz Roth vom KTH Royal Institute of Technology in Stockholm das Team, das mit Hubble die Menge an atomarem Sauerstoff messen wollte. Die Analyse des Teams kombinierte die Daten von zwei Instrumenten: Hubbles Cosmic Origins Spectrograph im Jahr 2018 und Archivbilder des Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) aus den Jahren 1998 bis 2010. Doch fand sich kaum atomarer Sauerstoff.

Roth und sein Team sahen sich daraufhin die relative Verteilung der Aurora in den UV-Bildern genauer an. Die Oberflächentemperatur von Ganymed schwankt im Laufe des Tages stark, und um die Mittagszeit kann es in Äquatornähe so warm werden, dass die Eisoberfläche kleine Mengen von Wassermolekülen freisetzt (sublimiert). Tatsächlich korrelieren die wahrgenommenen Unterschiede in den UV-Bildern direkt mit den Stellen, an denen Wasser in der Mondatmosphäre zu erwarten wäre.

"Bisher war nur molekularer Sauerstoff beobachtet worden", erklärte Roth. "Dieser entsteht, wenn geladene Teilchen die Eisoberfläche erodieren. Der Wasserdampf, den wir jetzt gemessen haben, stammt aus der Eissublimation, die durch das thermische Entweichen von Wasserdampf aus warmen Eisregionen verursacht wird."

Dieses Ergebnis steigert die Vorfreude auf die kommende Mission der ESA (Europäische Weltraumorganisation), JUICE, was für JUpiter ICy moons Explorer steht. JUICE ist die erste groß angelegte Mission im Rahmen des ESA-Programms Cosmic Vision 2015-2025. Geplant für den Start im Jahr 2022 und die Ankunft beim Jupiter im Jahr 2029, wird sie mindestens drei Jahre lang detaillierte Beobachtungen des Jupiters und seiner drei größten Monde durchführen, mit besonderem Schwerpunkt auf Ganymed als möglichem Träger von Leben.

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