Wasserdampf-Atmosphäre auf dem Jupitermond Ganymed

    Bisher war bekannt, dass Ganymed eine dünne Atmosphäre aus Sauerstoff besitzt. Nun hat ein internationales Team unter Beteiligung des Kölner Geophysikers Joachim Saur nachgewiesen, dass auf der sonnenbeschienenen Seite des Mondes eine Wasserdampfatmosphäre vorhanden ist, die zur Mittagszeit auf dem Mond fünf Mal dichter ist als die Sauerstoffatmosphäre.


    Der Jupitermond Ganymed, der größte Mond unseres Sonnensystems, ist ein Eismond, dessen Oberfläche vornehmlich aus gefrorenem Wasser besteht. Unter der Eisoberfläche befindet sich ein riesiges Reservoir aus flüssigem Wasser. Die Wasserdampf-Atmosphäre entsteht durch Sublimation von gefrorenem Wasser. Dies ist ein Prozess, der auch vom Erwärmen von Trockeneis bekannt ist, bei dem tiefgefrorenes Kohlendioxid gasförmig wird, wenn es aufgewärmt wird. Die Entdeckung der Wasserdampfatmosphäre gelang mittels Beobachtungen des Hubble Weltraum Teleskops unter Leitung von Dr. Lorenz Roth von der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) Stockholm. Dazu wurden Spektren der Atmosphäre im ultravioletten Licht unter normalen Ganymed-Bedingungen und während einer Jupiterfinsternis des Mondes verglichen: Wasser- und Sauerstoff-Moleküle werden durch solare Photonen oder durch energiereiche Elektronen in ihre Atome gespaltet und zum Leuchten bei verschiedenen Wellenlängen angeregt. Aus den gemessen Lichtintensitäten bei den verschiedenen Wellenlängen kann die Zusammensetzung der Atmosphäre abgeleitet werden.



    Die Wasserdampf- und Sauerstoff-Atmosphären auf dem Mond sind sehr dünn und nicht zum Atmen geeignet. Die Oberflächentemperatur von Ganymed am Mittagspunkt ist zudem eisige minus 120 Grad Celcius kalt und auf der Nachtseite noch frostiger. „Nach jetzigem Wissensstand ist nicht davon auszugehen, dass die Wasseratmosphäre durch das Wasserreservoir unter der Eisoberfläche gespeist wird“, erklärt Professor Saur. „Die Kenntnis der Wasserdampf-Atmosphäre ist jedoch sehr wichtig, um andere Beobachtungen des Mondes, die auch die Charakterisierung des Ozeans betreffen, richtig einschätzen zu können.“


    Der Mond Ganymed ist das Hauptziel der ESA-Raumsonde JUICE, die im Jahr 2029 im Jupiter-System ankommen wird. Diese Mission soll den Mond weiter vermessen, um dessen unter der Eisoberfläche liegenden Ozean, die Polarlichter von Ganymed und sein Magnetfeld besser zu verstehen. Ganymed ist der einzige bekannte Mond mit einem eigenen Magnetfeld und Polarlichtovalen. Die Charakterisierung des Jupitermondes und seines Ozeans erfolgt zurzeit auch im Rahmen des ERC Projects EXO-OCEANS von Joachim Saur.


    Weitere Infos auf den Seiten der Uni Köln unter https://portal.uni-koeln.de/un…f-dem-jupitermond-ganymed

    Hallo Caro,

    vielen Dank für die obigen Informationen.

    Bislang dachte ich, dass die minus 120 Grad Celsius auf dem Eismond Ganymed diesen davor schützen, Wasser zu verlieren. Denn es dürfte doch wohl so sein, dass besagtes Atmosphären-Wasser nur zum Teil in der Ganymed-Nacht wieder an der Oberfläche festfriert - ein Großteil wird vermutlich in den Weltraum entweichen. Ich vermute, dass die zuvor bereits bekannte Sauerstoff-Atmosphäre dadurch zustande kam, dass Wasser durch Sonnenemissionen gespalten wurde, der Wasserstoff sehr schnell in den Weltraum entwich und der schwerere Sauerstoff noch eine Zeit lang zurückblieb.

    Welcher Teil der Sonnen-Emissionen ist für die Sublimation verantwortlich? Ist es die UV-Strahlung oder vielmehr die Teilchenstrahlung des Sonnenwindes?

    Insgesamt scheint der entdeckte Effekt die Wasservorräte des Mondes Ganymed nur geringfügig zu belasten, da dieser auch nach den mehreren Milliarden Jahren, in denen er den Sonnenemissionen ausgesetzt war, immer noch riesige Mengen Wasser besitzt.

    Wie kalt muss eigentlich ein Eismond an seiner Oberfläche sein, um Eismond zu bleiben (um nur unbedeutende Mengen Wasser durch Sonnenemissionen zu verlieren)? Kälter als minus 100 Grad Celsius? Oder reichen auch schon minus 50 Grad Celsius? Ein weiterer Faktor dürfte dabei sein, wie weit der Mond von der Sonne entfernt ist.

    Viele Grüße

    H.

    Hallo poldemin,


    wir Menschen haben kein rechtes Gefühl dafür, wie es um die atmosphärischen Bedingungen auf anderen Himmelskörpern steht - der Druck hat einen extremen Einfluß darauf, bei welchen Temperaturen zum Beispiel Wasser verdampft oder eben Eis sublimiert. Ein klassisches Beispiel ist, daß man Eier auf hohen Bergen länger kochen muß, weil die Siedetemperatur des Wassers bei niedrigerem Luftdruck abgesenkt wird. Hinzu kommt ja aber auch: So einfach ist das nicht mit dem Verdunsten, denn letztlich muß man den Dampfdruck und dazu jedes Wassermolekül und dessen jeweiligen Energiezustand einzeln betrachten. Sonst würde auf dem Meeresspiegel ja keine Wäsche bei unter 100°C trocknen, und wir alle wissen, daß dem dankenswerterweise nicht so ist. So ein Verdunstungs/Sublimationsprozeß ist aber natürlich deutlich langsamer als wie wenn du das Wasser auf Temperatur bringst, dann wäre halt schlagartig alles Eis verdampft. "Energiespender" für die Sublimation können sowohl geladene Teilchen aus dem Sonnenwind als auch elektromagnetische Strahlung sein


    Viele Grüße

    Caro

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