Die vier Monde des Galilei

Ganymed verdankt seine Entdeckung keinem geringeren als dem berühmten Galileo Galilei. Der ferne Jupitermond spielte eine entscheidende Rolle für die revolutionären Ideen des Astronomen und den wenig später folgenden Sturz des geozentrischen Weltbilds.

Galileis Entdeckung

Das Ganze begann mit einer Beobachtung, die Galilei im Januar 1610 machte: Als er den fernen Jupiter mit seinem selbstgebauten Fernrohr anvisierte, sah er im Umfeld des Planeten erst drei, später vier kleine Lichtpunkte. Noch erstaunlicher jedoch: Diese Lichtpunkte waren nicht statisch, sondern schienen sich auf festen Bahnen um den Jupiter zu bewegen. Galileo hatte damit erstmals entdeckt, dass auch andere Planeten Trabanten besitzen – und dass sich nicht alle Himmelskörper um die Erde drehen. Dies widersprach der mittelalterlichen Vorstellung von der Erde als Zentrum des Universums – und sollte Galilei in Konflikt mit der Doktrin der katholischen Kirche bringen.

Heute wissen wir, dass der Jupiter von einem ganzen Hofstaat aus mindestens 92 Monden umgeben ist. Die von Galilei vor gut 400 Jahren entdeckten Monde sind die vier größten, relativ weit innen kreisenden Trabanten des Gasriesen. Ganymed ist nach Io und Europa der dritte galileische Mond, lange trug er deshalb die offizielle Bezeichnung Jupiter III. Ganymed umkreist Jupiter im Abstand von rund einer Million Kilometer, weitere 100.000 Kilometer weiter außen folgt der vierte große Jupitermond Kallisto.

Folgenreiche Resonanz

Alle vier großen Monde umkreisen ihren Planeten in gebundener Rotation: Sie kehren dem Jupiter immer die gleiche Seite zu, wie der Erdmond der Erde. Ganymed und seine beiden inneren Nachbarn Europa und Io bewegen sich dabei in einer Resonanz: Ihre Umlaufzeiten um den Jupiter sind miteinander gekoppelt. Für jede sieben Tage dauernde Jupiterumrundung Ganymeds absolviert Europa genau zwei, Io genau vier Orbits. Nur Kallisto kreist unabhängig in seinem Orbit, er ist nicht Teil der Resonanz.

Diese Resonanz von Ganymed und seinen beiden inneren Nachbarn hat Auswirkungen auf die Form ihrer Orbits: Sie hat verhindert, dass die Umlaufbahnen dieser Monde im Laufe der Zeit kreisförmig wurden – wie es normalerweise zu erwarten wäre. Stattdessen treffen sich die drei Jupitermonde immer wieder an den gleichen Stellen ihrer Bahnen und zerren aneinander. Diese Schwerkraft-Wechselwirkungen führten dazu, dass Io, Europa und Ganymed den Jupiter heute auf leicht exzentrischen, elliptischen Bahnen umkreisen.

Diese Verformung der Mondbahnen hat Folgen: Wegen ihrer exzentrischen Orbits sind Ganymed und seine Nachbarn verstärkten Gezeitenkräften durch Jupiters Gravitationsfeld ausgesetzt: Weil ihr Abstand zum Planeten variiert, wird ihr Inneres durch die Jupiter-Schwerkraft im Wechsel gestaucht und gedehnt. Die dabei freigesetzte Energie macht den innersten Mond Io zum vulkanisch aktivsten Himmelskörper im gesamten Sonnensystem. Ganymed und Europa verdanken ihren flüssigen, subglazialen Ozean diesem Effekt.

Lunarer Riese

Alle vier inneren Jupitermonde entstanden schon in der Frühzeit des Sonnensystems. Sie formten sich aus Überresten des Materials, das bei der Bildung des Jupiter übrig geblieben war. Weil dessen große Masse viel Staub und Gas aus der Urwolke in seine Umgebung zog, hatten seine ersten Monde viel Rohmaterial zur Verfügung. Sie konnten daher entsprechend groß werden.

Der mit Abstand größte unter den großen Jupitermonden ist Ganymed: Mit einem mittleren Durchmesser von 5.262 Kilometern ist er der größte Mond im gesamten Sonnensystem. Er übertrifft den Erdmond, den Saturnmond Titan und selbst den Planeten Merkur an Größe. Ganymeds Masse ist allerdings deutlich geringer als die des massiven, aus Metall und Gestein bestehenden Merkur: Mit einer Dichte von 1,94 Gramm pro Kubikzentimeter ist Ganymed eher ein Leichtgeweicht. Merkur und Erde haben mit jeweils rund 5,5 Gramm pro Kubikzentimeter eine gut zweieinhalbmal so hohe Dichte.

Der Grund dafür verbirgt sich im Inneren des lunaren Riesen Ganymed.