Weltraumteleskop Herschel löst Rätsel um Wasserdampf in Jupiter-Stratosphäre Kometeneinschlag brachte Wasser zum Jupiter - scinexx | Das Wissensmagazin
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Weltraumteleskop Herschel löst Rätsel um Wasserdampf in Jupiter-Stratosphäre

Kometeneinschlag brachte Wasser zum Jupiter

Einschlag der Fragmente von Komet Shoemaker-Levy 9 auf dem Jupiter im Juli 1994 © Alto Observatory/ MPI für Astronomie

Fast 20 Jahre nach Absturz des Kometen Shoemaker-Levy auf dem Jupiter sind Spuren davon noch immer auf dem Gasplaneten messbar. Denn seine obere Atmosphäre enthält bis heute Wasserdampf, der aus den Überresten des Kometen stammt. Neue Messungen des Herschel Teleskops deuten darauf hin, dass sogar 95 Prozent des in der Jupiter-Stratosphäre nachgewiesenen Wassers aus dieser Kometenkollision hervorging, wie ein internationales Forscherteam im Fachmagazin „Astronomy & Astrophysics“ berichtet.

Im Juli 1994 war der Jupiter Schauplatz eines ganz besonderen Himmelsereignisses: Der Komet Shoemaker-Levy 9, zu diesem Zeitpunkt bereits in 21 Bruchstücke zerbrochen, schlug auf der Oberfläche des Gasriesen ein. Für die Astronomen war dies die erste Gelegenheit, den Absturz eines solchen kosmischen Boliden auf einem fremden Himmelskörper live mitzuerleben. Die Fragmente trafen eine Region etwa auf 44 Grad südlicher Breite und hinterließen dort mehrere Wochen lang sichtbar bleibende Einschlagsspuren. Inzwischen sind sie längst von den turbulenten Gasen des Planeten verschluckt. Doch wie sich jetzt zeigt, hat die Kollision ein bis heute erhaltenes chemisches Erbe hinterlassen.

Rätselhaftes Wasser in Gashülle des Riesenplaneten

Schon vor einigen Jahren hatte das Infrarot-Observatorium der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA erstmals die Signatur von Wassermolekülen in der Stratosphäre des Jupiter nachgewiesen. Woher dieses eher spärliche Wasser aber stammte, war bisher unklar. Theoretisch könnte es von interplanetarischen Staubpartikeln mitgebracht worden sein, die die gewaltige Schwerkraft des Jupiters im Laufe der Zeit eingefangen hat. Denkbar wäre auch, dass Eis aus den Ringen des Gasriesen oder von einem seiner Monde seinen Weg bis in die Atmosphäre des Gasriesen gefunden hat.

Thibault Cavalié von der Universität Bordeaux und seine Kollegen tippten aber auf eine andere Wasserquelle: den Shoemaker-Levy-Impakt. Denn Kometen bestehen größtenteils aus Eis und bei der Kollision auf dem Gasplaneten musste dieses verdampft sein. Erste Hinweise hatten bereits frühere Messungen des Wassergehalts der Jupiteratmosphäre geliefert, denn sie deuteten auf eine asymmetrische Verteilung des wenigen Wasser hin. „Dieses Indiz, dass Wasser auf der Südhemisphäre häufig, im Norden aber seltener vorkommt, hat unsere weiteren Beobachtungen motiviert“, erklärt Koautor Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau.

Verteilung von Wasserdampf in der Jupiter-Stratosphäre, gemessen von Instrumenten des Weltraumteleskops Herschel (hell = viel) © ESA/ Herschel/ T. Cavalié et al.

Asymmetrie als Indiz für einmalige Wasserlieferung

Für ihre aktuelle Studie beobachteten die Forscher die obere Atmosphäre des Jupiter erneut, diesmal mit den hochauflösenden Infrarotsensoren PACS und HIFI des Herschel Weltraumteleskops. „Mit Hilfe von PACS konnte wir die Verteilung des Wasser über den gesamten Planeten kartieren, das vertikale Profil der Wasserverteilung lieferte uns HIFI“, so Cavalié. Die Kombination beider Datensätze schließlich ermöglichte es den Forschern eindeutig zu belegen, dass das Wasser in der Atmosphäre des Gasriesen tatsächlich vom Einschlag des Shoemaker-Levy-Kometen stammen muss.

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„Die Asymmetrie zwischen den beiden Hemisphären deutet darauf hin, dass das Wasser während eines einzigen Ereignisses in die Atmosphäre gelangt ist“, berichten die Forscher. Das schließe eine allmähliche Anreicherung durch Staub oder Partikel aus den Ringen oder von den Eismonden aus, denn dabei würde man eine gleichmäßigere Verteilung erwarten, höchstens noch Unterschiede zwischen den Polar- und Äquatorregionen, nicht aber zwischen den Hemisphären.

Aus ihren Daten schließen die Wissenschaftler, dass mindestens 95 Prozent des registrierten Wassers in der Stratosphäre des Jupiter aus dem Shoemaker-Levy-Einschlag stammen muss. Nähere Hinweise soll 2030 die ESA-Raumsonde JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) liefern, die dann am Jupitersystem ankommen wird. Ihr Submillimeter-Messinstrument soll sowohl bei den Monden als auch für den Jupiter genauere Daten zur molekularen Zusammensetzung der Atmosphären und Oberflächen liefern. (Astronomy & Astrophysics, 2013; doi: 10.1051/0004-6361/201220797)

(ESA, 24.04.2013 – NPO)

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