Das Bild kombiniert drei Spektralbänder – Infrarot, Rot und Gelb – um den rötlichen Ring um den Vulkan Pele (unterhalb und rechts vom Mondzentrum) und den weißen Ring um Pillan Patera, rechts von Pele, hervorzuheben (Bildnachweis: INAF/Large Binocular Telescope Observatory/Georgia State University; IRV-Band-Beobachtungen von SHARK-VIS/F. Pedichini; Bearbeitung durch D. Hope, S. Jefferies, G. Li Causi)
Mit einem Teleskop auf einem Berg in Arizona ist es Wissenschaftlern gelungen, Schnappschüsse von Jupiters aktivem Mond Io zu machen – und diese Bilder sind so detailliert, dass sie sogar mit Bildern aus dem Weltraum mithalten können.
Für die Aufnahmen verwendete das Team eine SHARK-VIS genannte Kamera, die vor kurzem auf dem Large Binocular Telescope (LBT) auf dem Berg Graham in Arizona installiert wurde. Die neuen Bilder zeigen Merkmale auf der Oberfläche von Io, die nur 80 Kilometer breit sind – eine Auflösung, die bisher nur mit Raumsonden möglich war, die den Jupiter untersuchen. „Dies entspricht der Aufnahme eines Objekts von der Größe eines Zehntelmillimeters aus einer Entfernung von 100 Meilen (161 Kilometern)“, heißt es in einer Erklärung der Universität von Arizona, die das Teleskop betreibt.
Die neuen Bilder von Io sind in der Tat so komplex, dass Wissenschaftler überlappende Ablagerungen von Lava erkennen konnten, die von zwei aktiven Vulkanen südlich des Äquators des Mondes ausgestoßen wurden. Ein LBT-Bild von Io, das Anfang Januar aufgenommen wurde, zeigt einen dunkelroten Ring aus Schwefel um Pele, einen markanten Vulkan, der regelmäßig bis zu 300 Kilometer über der Oberfläche von Io Lavaströme in der Größe Alaskas ausspuckt. Dieser Ring scheint teilweise durch weiße Trümmer (die gefrorenes Schwefeldioxid darstellen) eines benachbarten Vulkans namens Pillan Patera verdeckt zu sein, der bekanntermaßen seltener ausbricht. Im April ist Peles roter Ring auf Bildern, die von der NASA-Raumsonde Juno bei ihrem nächsten Vorbeiflug am Mond seit zwei Jahrzehnten aufgenommen wurden, wieder fast vollständig zu sehen, was eine neue Ablagerung von eruptiertem Material durch den aktiven Vulkan erkennen lässt.
„Es ist eine Art Wettbewerb zwischen der Pillan-Eruption und der Pele-Eruption, wie viel und wie schnell sich beide ablagern“, sagte die Mitautorin der Studie, Imke de Pater von der University of California, Berkeley, in einer weiteren Erklärung. „Sobald der Pillan vollständig zum Stillstand kommt, wird er von den roten Ablagerungen des Pele wieder überdeckt.“
Die Vulkanausbrüche auf Io, einschließlich derer von Pele und Pillan Patera, werden durch Reibungshitze angetrieben, die tief im Inneren des Mondes durch das Gravitations-Tauziehen zwischen Jupiter und seinen beiden anderen nahe gelegenen Monden Europa und Ganymed entsteht. Die Beobachtung der vulkanischen Aktivitäten auf Io, die wahrscheinlich während der meisten (wenn nicht sogar der gesamten) 4,57 Milliarden Jahre seines Bestehens die Welt mit Pockennarben übersät haben, kann den Wissenschaftlern helfen, mehr darüber zu erfahren, wie die Eruptionen die Oberfläche des Mondes als Ganzes geformt haben.
Oberflächenveränderungen auf Io, dem derzeit vulkanisch aktivsten Körper im Sonnensystem, werden aufgezeichnet, seit die Raumsonde Voyager 1979 erstmals vulkanische Aktivitäten auf dem Mond entdeckte. Eine ähnliche Abfolge von Ausbrüchen von Pele und Pillan Patera wurde auch von der NASA-Raumsonde Galileo während ihrer Reise durch das Jupitersystem zwischen 1995 und 2003 beobachtet.
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Ein Bild des Jupitermondes Io, aufgenommen von der Raumsonde Juno, die den Jupiter umkreist. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill)Vor der Installation der neuen Kamera auf dem LBT im vergangenen Jahr war es jedoch unmöglich, solche Auftauchvorgänge von der Erde aus zu beobachten“, so Studienmitautor Ashley Davies, leitender Wissenschaftler für planetare Geowissenschaften am Jet Propulsion Laboratory der NASA, in der Erklärung. Das liegt daran, dass Infrarotbilder von bodengestützten Teleskopen zwar Hotspots aufspüren können, die auf laufende Vulkanausbrüche hindeuten, ihre Auflösung aber nicht ausreicht, um die genauen Orte von Eruptionen und Oberflächenveränderungen wie frische Ablagerungen zu identifizieren, so die Wissenschaftler.
„Obwohl diese Art von Auftauchen auf Io häufig vorkommt, wurden aufgrund der Seltenheit der Besuche von Raumfahrzeugen und der bisher geringen räumlichen Auflösung von erdgebundenen Teleskopen nur wenige entdeckt“, schreiben Davies und ihre Kollegen in einer neuen Studie, die am Dienstag (4. Juni) in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde. „SHARK-VIS läutet ein neues Zeitalter der planetarischen Bildgebung ein.“
SHARK-VIS, das vom italienischen Nationalen Institut für Astrophysik am Astronomischen Observatorium in Rom gebaut wurde, erreicht seine beispiellose Schärfe durch die Zusammenarbeit mit dem adaptiven Optiksystem des LBT, das seine Zwillingsspiegel in Echtzeit verschiebt, um die durch atmosphärische Turbulenzen verursachte Unschärfe zu kompensieren. Algorithmen wählen dann die besten Bilder aus und kombinieren sie, was zu den schärfsten Porträts von Io führt, die je mit einem erdgebundenen Teleskop erzielt wurden.
„Io wurde als Testfall ausgewählt, weil bekannt war, dass er dramatische Oberflächenveränderungen aufweist, die mit der räumlichen Auflösung von SHARK erkannt werden können“, so Davies gegenüber Astronomy. „Als wir Io das erste Mal beobachteten, stellten wir fest, dass tatsächlich eine große Veränderung stattgefunden hatte.“
