Ganymed: Rätsel der Polarlichter gelöst

Überraschend anders: Der Jupitermond Ganymed besitzt helle Polarlichter, die es so eigentlich nicht geben dürfte. Warum sie dennoch leuchten, haben nun Forscher mithilfe von Daten der früheren Raumsonde Galileo herausgefunden. Demnach speisen sich diese Auroren nicht vom Sonnenwind, sondern von Teilchen aus dem Jupitermagnetfeld und – ungewöhnlicherweise – von der eisigen Oberfläche des Jupitermondes selbst. Ganymed ist damit im Sonnensystem einzigartig.

Der Jupitermond Ganymed ist der größte Mond des Sonnensystems: Mit gut 5.260 Kilometern Durchmesser übertrifft er sogar den Planeten Merkur. Wie für solche großen Himmelskörper üblich, besitzt der Jupitertrabant ein differenziertes Inneres mit einem kleinen Eisenkern und wahrscheinlich sogar einem oder mehreren flüssigen Wasserschichten unter seiner Eiskruste.

Wie entstehen die Polarlichter

Doch der Jupitertrabant besitzt noch ein ungewöhnliches Merkmal: „Ganymed ist der einzige bekannte Mond, der ein eigenes, intern erzeugtes Magnetfeld besitzt“, berichten Glyn Collinson vom Goddard Spaceflight Center der NASA und ihre Kollegen. Bereits 1996 hatte dies die NASA-Raumsonde Galileo bei einem ersten nahen Vorbeiflug am dritten Jupitermond detektiert.

Rätselhaft jedoch: Dieses lunare Magnetfeld allein konnte nicht erklären, warum Ganymed an seinen Polen so überraschend stark ausgeprägte Polarlichter besaß. Solche Aurora-Phänomene entstehen normalerweise, wenn Teilchen des Sonnenwinds mit dem Magnetfeld wechselwirken. Weil Ganymed jedoch vom gewaltigen Magnetfeld des nahen Jupiters gegen den Sonnenwind abgeschirmt wird, dürfte es an seinen Polen kaum Leuchterscheinungen geben.

Um dieses Rätsel zu lösen, haben die Forscher nun noch einmal die Rohdaten der sechs nahen Vorbeiflüge von Galileo am Jupitermond Ganymed ausgewertet. Einige dieser Daten waren bisher nie näher untersucht oder publiziert worden.

Der Einfluss des Jupiter-Magnetfelds steckt hinter dem rätselhaften Aurora-Phänomen auf Ganymed © NASA/GSFC, Mary Pat Hrybyk-Keith

Nachschub von unten

Das Ergebnis: „Wir haben entdeckt, dass es ein ganzes Stück der Geschichte gibt, die die keiner bisher kannte“, sagt Collinson. Denn die Auslöser der Ganymed-Polarlichterstamen nicht von der Sonne, sondern vom Jupiter. Es handelt sich um energiereiche Teilchen, die im Magnetfeld des Gasriesen beschleunigt werden und dann als geladene Plasmapartikel auf den Jupitermond niederprasseln, wie die Forscher berichten.

Doch das ist noch nicht alles: Als die Galileo-Sonde über die Aurora-Zone des Ganymed flog, registrierte sie auch geladene Teilchen, die nicht aus dem All, sondern von der Mondoberfläche kamen. Wie die Wissenschaftler herausfanden, schlägt das ständige Bombardement des Oberflächeneises mit jovianischen Plasmapartikeln zahlreiche Wasserteilchen aus der Kruste und ionisiert sie. Diese geladenen Teilchen steigen dann bis in die Ionosphäre des Mondes auf und tragen dann dort zur Entstehung der Polarlichter bei.

Explosiver Kontakt

Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte dies erklären, warum Ganymed so ungewöhnlich helle Polarlichter besitzt: Sie speisen sich sowohl aus dem Weltraum als auch von der Mondoberfläche. Wie die Raumsonde Galileo nachwies, sind Ganymeds Polarlichter immer dann besonders hell, wenn magnetische Feldlinien von Jupiter und Ganymed miteinander in Kontakt kommen. Diese explosive Verbindung schleudert besonders viele Plasmateilchen auf die Mondoberfläche und löst einen entsprechend starken Rückschauer aus, so die Forscher. (Geophysical Research Letters, 2018; doi: 10.1002/2017GL075487)

(NASA/ Goddard Space Flight Center, 02.05.2018 – NPO)