3.5 Galileische Monde

Quelle: Themenpool §3 · Mitschrift §8.2

Io

1610 von Galileo entdeckt, benannt nach einer Liebschaft des Gottes Jupiter; mit 3643 km Durchmesser der viertgrößte Mond des Sonnensystems. Kern aus Eisen/Nickel/Eisensulfid, Mantel aus Silikatgestein. Keine Krater → junge Oberfläche: Der Vulkanismus füllt sie ständig wieder auf.

Vulkanismus durch Gezeitenkräfte: Die Gravitations-Wechselwirkung mit Jupiter und den anderen Monden staucht und dehnt Io → innere Reibung → Aufschmelzen → Vulkane, flüssiger Schwefel, Lavaströme. Die Oberfläche hebt und senkt sich um bis zu 100 m. Jupiters starkes Magnetfeld bündelt die kosmische Strahlung in seiner Umgebung — Io ist ihr stark ausgesetzt.

✎ Was sind Gezeitenkräfte — und warum wird das längst gebundene Io trotzdem „geknetet"? Gezeitenkraft = die Differenz der Gravitation zwischen Nah- und Fernseite eines Körpers (Gravitation nimmt mit dem Abstand ab: die jupiterzugewandte Seite wird stärker gezogen) → der Körper wird entlang der Verbindungslinie gestreckt. Man nennt diese Verformung den Tröpfcheneffekt: Wie ein fallender Wassertropfen wird der Körper in die Länge gezogen und nimmt eine leicht tropfen-/eiförmige Gestalt an (die Streckung zeigt zum anziehenden Körper). Auf der Erde wölben sich deshalb zwei Flutberge: Die mondnahe Seite wird vom Mond stärker angezogen, die mondferne Seite wird durch den Umlauf um den gemeinsamen Schwerpunkt „hinausgeschleudert" — daher zweimal täglich Flut (Epstein-Rätsel 181). Langfristige Folge der Gezeitenreibung ist die gebundene Rotation: Der Mond zeigt der Erde längst immer dieselbe Seite — auf seiner erdzugewandten Seite sieht man nie einen „Erduntergang" (Rätsel 163); auch die Erdrotation wird durch denselben Mechanismus langsam abgebremst (Rätsel 164).

Fiese Nachfrage: Io ist ebenfalls längst an Jupiter gebunden — auf einer Kreisbahn wäre die Verformung konstant und es entstünde keine Wärme mehr. Aber die Bahnresonanz mit Europa und Ganymed zwingt Io auf eine elliptische Bahn: mal näher, mal ferner von Jupiter, die Gezeitenverformung ändert sich periodisch — genau dieses dauernde „Kneten" erzeugt die Reibungswärme. Das steckt hinter der Formulierung „Wechselwirkung mit Jupiter und den anderen Monden".

Europa

Mit 3122 km Durchmesser der sechstgrößte Mond. Kern Eisen/Nickel, Gesteinsmantel, Oberfläche aus Eis. Darunter ein flüssiger Salzwasserozean, flüssig gehalten durch:

Gezeitenkräfte (Wärme durch Stauchung/Dehnung), hohen Salzgehalt (Gefrierpunkt sinkt) und Druck (durch die Anomalie des Wassers ist flüssiges Wasser dichter als Eis, unter Druck bleibt es länger flüssig).

Geysirartige Wasseraustritte aus dem Eispanzer, Unterwasservulkanismus. Lebenskandidat — Sonden mit Eis-Lander + U-Boot denkbar (vgl. Argumente für Leben).

Ganymed

Ganymed ist mit ~5268 km Durchmesser der größte Mond des gesamten Sonnensystems — er ist sogar größer als der Planet Merkur. Drei Besonderheiten:

1. Einziger Mond mit eigenem Magnetfeld: Kein anderer Mond erzeugt ein eigenes Magnetfeld — es entsteht durch einen flüssigen, elektrisch leitenden Eisen-Kern (Dynamo-Effekt, wie bei der Erde).
2. Vermutlich ein unterirdischer Salzwasserozean zwischen Eisschichten (tiefer und stärker von Eis bedeckt als bei Europa) → ebenfalls ein möglicher Lebensort.
3. Differenzierter Aufbau: Eisen-Kern, Gesteinsmantel, dicke Eishülle.

Callisto

Callisto ist der äußerste der vier galileischen Monde und fast so groß wie Merkur. Sein Markenzeichen ist genau das Gegenteil von Io:

• Die am stärksten verkraterte und älteste Oberfläche im Sonnensystem: Callisto ist über und über mit Einschlagkratern bedeckt.
• Geologisch „tot": Weil Callisto weiter außen läuft, sind die Gezeitenkräfte kaum noch wirksam → kein Vulkanismus, keine Plattenbewegung, die die Krater auslöschen könnte. Die uralte Oberfläche bleibt erhalten — sie ist ein „eingefrorenes" Archiv der frühen Einschläge.

✎ Io ↔ Callisto — dasselbe Prinzip, zwei Extreme: Beide werden vom selben Mechanismus geformt, den Gezeitenkräften. Das innere Io wird so stark geknetet, dass es der vulkanisch aktivste Körper mit der jüngsten, kraterlosen Oberfläche ist; das äußere Callisto spürt fast keine Gezeiten mehr und hat darum die älteste, am dichtesten verkraterte Oberfläche. Die Reihenfolge nach innen (Io → Europa → Ganymed → Callisto) ist zugleich eine Reihe abnehmender Gezeiten-Heizung.

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