SG_LogoDas ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video.

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Sternengeschichten Folge 290: Der Jupitermond Europa

Europa ist ein faszinierender Ort. Und damit ist nicht der Kontinent gemeint (obwohl der auch ziemlich faszinierend ist), sondern der Mond des Jupiter. Beziehungsweise einer der vielen Monde des Jupiters. Der größte Planet des Sonnensystems hat auch mehr Monde als alle anderen Planeten. Fast 70 kennt man derzeit und Europa ist der viertgrößte davon. Entdeckt hat ihn Galileo Galilei im Jahr 1610. Er war der erste, der ein Fernrohr zum Himmel gerichtet hat und der erste, der Himmelskörper entdeckte, die nicht die Sonne umkreisten bzw. die Erde, wie viele damals ja immer noch glaubten. Aber Galilei sah deutlich, wie sich Europa und drei weitere Monde um den Jupiter bewegten. Deswegen werden Europa und die drei anderen großen Monden Ganymed, Kallisto und Io als “Galileische Monde” bezeichnet. Der Name stammt allerdings nicht von Galilei – den hat der deutsche Astronom Simon Marius ausgewählt, der unabhängig von Galilei und nur sehr kurz nach ihm diese Monde ebenfalls entdeckt hatte.

Jupiter und seine vier großen Monde. All diese Welten sind euer. Nutzt sie gemeinsam. Nutzt sie in Frieden. (Jch dachte, ich schaff den Witz gleich am Anfang aus dem Weg, dann muss ihn später keiner mehr machen). Bild: NASA, public domain)

Jupiter und seine vier großen Monde. All diese Welten sind euer. Nutzt sie gemeinsam. Nutzt sie in Frieden. (Jch dachte, ich schaff den Witz gleich am Anfang aus dem Weg, dann muss ihn später keiner mehr machen). Bild: NASA, public domain)

“Europa” war in der griechischen Mythologie eine Geliebte des Gottes Zeus, also der griechischen Entsprechung des Jupiters. Das schien Marius passend für den Namen eines Mondes und Zeus hatte jede Menge Geliebte – es waren also genug Namen für jede Menge Monde vorhanden. Übrigens hat auch der Kontinent Europa auf der Erde seinen Namen aus der gleichen mythologischen Geschichte; da ist die Entstehung aber ein wenig komplizierter und das würde jetzt zu weit führen. Außerdem soll es ja um Astronomie gehen und nicht um antike Mythologie.

Europa ist ein ziemlich großer Himmelskörper, auf jeden Fall für einen Mond. Er hat einen Durchmesser von 3122 Kilometern und ist damit nur wenig kleiner als der Mond der Erde. Die mittlere Dichte von Europa beträgt 3 Gramm pro Kubikzentimeter und das ist interessant. Bei unserer Erde sind es 5,5 Gramm pro Kubikzentimeter und dieser hohe Wert weißt darauf hin, dass unser Planet einen Kern aus Metall haben muss und nicht komplett aus Gestein bestehen kann (was ja auch der Fall ist, wie ich in Folge 143 der Sternengeschichten erzählt habe). Die vergleichsweise geringe Dichte von Europa sagt uns, dass da definitiv kein großer Metallkern im Inneren des Mondes stecken kann. Es kann auch nicht allzu viel Gestein geben; es muss auch sehr viel Material mit einer geringen Dichte beteiligt sein: Eis. Europa muss also aus einer dicken Eisschicht bestehen, und darunter Gestein und höchstens ein klein wenig Metall.

Und wenn man sich Europa so ansieht, dann scheint das auch der Fall zu sein. Die Oberfläche des Mondes ist extrem hell. Es ist sogar eine der hellsten Oberflächen aller Himmelskörper im Sonnensystem: Fast zwei Drittel des einfallenden Sonnenlichts werden reflektiert. Man sieht auf Europa auch so gut wie keine Einschlagskrater. Die sollten aber natürlich vorhanden sein. Europa hat keine nennenswerte Atmosphäre, die einschlagende Asteroiden abhalten könnte. Man müsste dort also genau so viele Krater finden, wie auf unserem Mond, dem Mars, den anderen großen Jupitermonden, und so weiter. Tut man aber nicht. Man kennt überhaupt nur knapp 40 Krater und der größte davon ist gerade Mal 50 Kilometer groß. Das alles ist ein Hinweis darauf, dass die Oberfläche von Europa aus geologischer Sicht noch extrem jung ist.

Man schätzt das Alter auf knapp 90 Millionen Jahre. Natürlich bedeutet das nicht, dass der Mond selbst erst vor so kurzer Zeit entstanden ist. Europa entstand mit den anderen großen Jupitermonden vor 4,5 Milliarden Jahren zu der Zeit, als alle großen Himmelskörper des Sonnensystems entstanden sind. Aber seine Oberfläche hat sich seitdem immer wieder verändert. All die Spuren all der Asteroiden die im Laufe der Jahrmilliarden eingeschlagen sind, sind heute verschwunden. Das passiert ja auch bei uns auf der Erde. Hier sind es Wind und Wetter, die durch Erosion Einschlagskrater verwittern lassen. Und vor allem die Plattentektonik und der Vulkanismus, die dafür sorgen, dass – zumindest aus geologischer Sicht – nichts lange so bleibt wie es ist auf der Oberfläche der Erde.

Wind und Wetter gibt es auf Europa nicht. Aber es gibt Plattentektonik und Vulkanismus. Oder so etwas ähnliches zumindest. Es gibt keine Lava und kein Magma. Aber es gibt Eis. Jede Menge. Der ganze Mond ist mit Eis bedeckt, das ein- bis zweihundert Kilometer dick ist. Und diese Eisschicht ist nicht statisch, sondern sie kann sich bewegen und verändern. Es gibt dort zum Beispiel “Eisvulkane”. Aus denen kommt kein geschmolzenes Gestein, sondern geschmolzenes Eis. Beziehungsweise Wasser. Und das ist vielleicht das interessanteste an Europa: Seine junge Oberfläche sagt uns, dass da nicht nur festes Eis sein kann, sondern auch flüssiges Wasser.

Aber wo kommt dort draußen, so fern der Sonne, flüssiges Wasser her? Die Höchsttemperatur auf Europas Oberfläche beträgt -150 Grad Celsius. Dort kann es nur Eis geben. Aber unter der Oberfläche sieht es ganz anders aus. Und um das zu verstehen, müssen wir kurz auf Europas Nachbarn blicken. Da ist einerseits mal der riesige Jupiter selbst, circa 670.000 Kilometer entfernt. Für einen Umlauf um Jupiter braucht Europa 3 Tage und 13 Stunden. Die Bahn von Europa um Jupiter herum ist fast kreisförmig, aber eben nur fast. Das hat Konsequenzen: Selbstverständlich gibt es auch auf Europa Gezeiten. Wie das mit den Gezeiten funktioniert habe ich ja schon in Folge 161 ausführlich erklärt. Die Gezeiten, die der riesige Jupiter auf Europa ausübt, sind enorm. Und da der Mond auf seinem Weg um den Planeten wegen der nicht kreisförmigen Bahn mal näher und mal weiter weg, sind die Gezeiten unterschiedlich stark. Vereinfacht gesagt: Der Mond wird regelmäßig gestreckt und gestaucht beziehungsweise regelrecht durchgeknetet. Dazu kommt, dass die Abweichung von der Kreisbahn bei Europa selbst nicht konstant ist. Die Umlaufzeit des Mondes steht in einem ganzzahligen Verhältnis zur Umlaufzeit von Io. Europa vollendet eine Runde um den Jupiter in exakt der Zeit, die der weiter innen umlaufende Io für zwei Runden braucht. Diese Bahnresonanz führt dazu, dass sich die gravitativen Kräfte zwischen Io und Europa verstärken können und sich die Form der Umlaufbahn regelmäßig ändert. Was dann wieder Auswirkungen auf die Gezeitenkräfte hat und auf die Stärke, mit der Jupiter den Eismond Europa durchknetet.

Diese mechanische Energie im Inneren des Mondes sorgt für Wärme und die macht die Existenz eines flüssigen Wasserozeans unter der Eisschicht möglich. Direkt beobachtet hat man dieses unterirdische Meer noch nicht, aber wir wissen, das es vorhanden sein muss. Einmal sind da die Anzeichen auf der Oberfläche selbst. Die schon vorhin beschriebene junge Oberfläche. Aber auch Spuren von Mineralien und Salzen, die eigentlich nur aus so einem Ozean stammen können und über Eisvulkane an die Oberfläche gelangt sein müssen. Man hat auch Wasserstoff- und Sauerstoffatome beobachtet, die eine Art sehr dünnen Nebel über der Oberfläche bilden. Sie müssen aus Wasser stammen, das aus dem Inneren an die Oberfläche gelangt und dort durch die Sonnenstrahlung in seine atomaren Bestandteile aufgespalten wird. Wir haben Anzeichen solcher Ausbrüche sogar schon direkt beobachtet. 2012 beobachtete das Hubble-Weltraumteleskop etwas, das man als Ausbruch in der Südpolregion des Mondes interpretieren könnte und was eine 200 Kilometer hohe Fontäne aus Wasserdampf gewesen sein könnte. Und Daten der Galileo-Raumsonde aus dem Jahr 1997 legen nahe, dass die Sonde damals vielleicht sogar direkt durch so eine Fontäne geflogen ist.

Europas Oberfläche. Das Bild wurde von der Raumsonde Galileo aufgenommen und zeigt einen 1,8 x 4,8 Kilometer großen Ausschnitt in einer Auflösung von 6 Metern pro Pixel (Bild: NASA/JPL)

Europas Oberfläche. Das Bild wurde von der Raumsonde Galileo aufgenommen und zeigt einen 1,8 x 4,8 Kilometer großen Ausschnitt in einer Auflösung von 6 Metern pro Pixel (Bild: NASA/JPL)

Die Struktur der Oberfläche liefert noch weitere Hinweise. Europas Eis ist von unzähligen Gräben und Linien durchzogen. Die sollten eigentlich bestimmte Muster bilden, denn der Mond zeigt Jupiter immer die selbe Seite. Das ist wieder eine Auswirkung der Gezeiten; so wie bei uns ja auch der Mond immer die selbe Seite in Richtung Erde zeigt. Diese “gebundene Rotation” sollte dafür sorgen, dass sich die Bruchlinien im Eis auf eine bestimmte Weise anordnen – was sie aber nicht tun. Ein Grund dafür kann wieder der unterirdische Ozean sein. Dadurch “schwimmt” die Eiskruste quasi auf dem Ozean und muss nicht der Rotation des Mondes selbst folgen.

Europa besteht also vermutlich aus einem kleinen metallischen Kern der von einer felsigen Schicht umgeben ist. Darüber befindet sich ein Ozean aus flüssigem Wasser, der bis zu 100 Kilometer tief sein könnte. Darüber kommt die ebenfalls viele Dutzend Kilometer dicke Schicht aus Eis. Wie es unter dem Eis aber wirklich aussieht, wissen wir derzeit nicht. Es gab bis jetzt noch keine Mission die speziell zur Untersuchung dieses Mondes ins All geschickt worden ist. Die Pioneer- und Voyagersonden der 1970er Jahre sind am Mond vorbei geflogen und konnten nur ein paar Aufnahmen machen. Der Galileo-Sonde in den 1990er Jahren gelangen ein paar bessere Bilder auf denen mehr oder weniger alles beruht, was wir heute über Europa wissen. Eine für 2020 geplante Mission direkt zu Europa scheiterte, weil sich die NASA aus dem gemeinsamen Projekt von NASA und ESA zurück gezogen hat. Die Europäische Weltraumagentur ESA hat darauf hin JUICE geplant, den JUpiter ICy moon Explorer der 2022 starten soll. 2032 wird die Sonde eine Umlaufbahn um Ganymed einnehmen, den größten Jupitermond; davor aber noch ein paar Mal an Europa vorbei fliegen. Die NASA dagegen plant den “Europa Clipper”, der sich in den 2020er Jahren ganz diesem einem Mond widmen soll. Der Start von JUICE wird mit großer Sicherheit erfolgen; der Europa Clipper ist dagegen noch in einer frühen Planungsphase. Es wird also auf jeden Fall noch dauern, bis wir mehr über den Eismond und seinen Ozean wissen.

Und zu wissen gäbe es noch genug. Wie genau sieht dieser Ozean aus? Wie tief ist er wirklich? Selbst wenn man nur sehr zurückhaltende Schätzungen anlegt, kommt man auf eine gesamte Wassermenge auf Europa, die etwa dreimal so groß ist wie die Menge all des Wassers in den Meeren der Erde. Und wie sind die Bedingungen in diesem Ozean? Gibt es dort etwas, was den hydrothermalen Warmwasserquellen in unseren Meeren ähnelt? Also diesen von der Wärme im Inneren des Planeten angetriebenen Quellen die eventuell die Orte waren, an denen das Leben auf der Erde entstanden ist? Wie viel Salz gibt es in Europas Ozeanen? Man hat Spuren an der Oberfläche beobachtet, die auf jede Menge Salz hindeuten. Was dann natürlich alles Auswirkungen auf die große offene Frage hat: Gibt es irgendwo in Europas Ozeanen Leben? Hydrothermale Quellen wären gut dafür. Sehr viel Salz dagegen weniger. Und natürlich fehlt da unten das Licht. Aber solange wir nicht nachsehen, werden wir nicht Bescheid wissen…

Kommentare (17)

  1. #1 Florian Freistetter
    15. Juni 2018

    Übrigens: Ja, ich hab “Odyssee 2010” gesehen. Und kenne die Schlussszene.

  2. #2 SonnenKlar
    15. Juni 2018

    Wirklich interessant!
    Ich habe auch noch ein hübsches Bild dazu gefunden:
    http://cdn.sci-news.com/images/enlarge3/image_4610_3e-Europa-Lander.jpg

  3. #3 Bullet
    15. Juni 2018

    Wow. Das ist wirklich cool.

  4. #4 Cornelia S. Gliem
    15. Juni 2018

    ha – lebensfeindliches Weltall. von wegen.
    Und wenn man sich das vorstellt: das ist ein echtes (!) Foto von einem fremden Himmelskörper – man vergisst oft wie irre das ist. ..

  5. #5 bruno
    17. Juni 2018

    @FF : UHHH!

    …der Himmelskörper entdeckte, die nicht die Sonne umkreisten…

    Ich weiss grob, was du zu sagen gedenkst … aber das ist ein enormer Patzer!!
    Du weisst besser als wir alle (Alderamin ausgeschlossen – der weiss einfach noch mehr…) – dass auch die “Galileischen Monde” die Sonne umkreisen….
    Und wollte man weiternörgeln:

    dass…. nichts lange so bleibt wie es ist auf der Oberfläche der Erde.

    Auch hier habe ich eine gelinde Ahnung, was du sagen wolltest….
    Aber ich will ja eben auch nicht nörgeln. Ich bin froh, dass du diesen Aufwand betreibst – und uns die “Sternengeschichten” schenkst!!

    Danke dafür!

  6. #6 Abdul Alhazred
    18. Juni 2018

    Der Science-Fiction-Film “Europa Report” schildert eine bemannte Expedition zum Jupiter-Mond Europa: https://de.wikipedia.org/wiki/Europa_Report

  7. #7 Jens
    18. Juni 2018

    Gibt es Theorien wie die vier großen Jupiter-Monde entstanden sind?

  8. #8 Florian Freistetter
    18. Juni 2018

    @bruno: “aber das ist ein enormer Patzer!!”

    Ich verweise wieder mal hier hin: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/03/02/die-tyrannei-der-prazession-behindert-die-wissenschaftskommunikation/

    “nichts lange so bleibt wie es ist auf der Oberfläche der Erde.”

    Ich wüsste nicht, was man an dieser Aussage benörgeln könnte.

  9. #9 Alderamin
    18. Juni 2018

    @bruno

    Ich weiss grob, was du zu sagen gedenkst … aber das ist ein enormer Patzer!!

    Sehe ich, wie Florian, auch nicht. In erster Linie umkreisen die Monde den Jupiter und unser Mond die Erde. Dass in der Überlagerung mit der der Bewegung um die Erde die Bahn des Mondes eine Schlangenlinie ist, die stets in Richtung Sonne gekrümmt ist – geschenkt. Bei den Jupitermonden dürfte das keinesfalls so sein, die Bahnen sind ziemlich sicher aus Sicht der Sonne Zykloiden.

    Auch hier habe ich eine gelinde Ahnung, was du sagen wolltest….

    Er wollte damit sagen, dass Erosion und Plattentektonik die Erdoberfläche (und noch mehr den Meeresboden) permanent verändern. Der Erdmond ist geologisch tot, Europa ist offenbar recht aktiv. Was hier noch hinzu kommt, ist dass Eis auch unter seinem Gewicht fließt und Krater im Eis sich mit der Zeit selbst einebnen. Aber Europa hat auch eine Eis-Plattentektonik. Nur keine Erosion.

  10. #10 Bullet
    18. Juni 2018

    @bruno:

    Du weisst besser als wir alle […] dass auch die “Galileischen Monde” die Sonne umkreisen….

    Nein, tun sie nicht. Der Beweis ist ganz einfach: nimm die Sonne weg. Wenn die Galileischen Monde jetzt in einer geradlinig-gleichförmigen Bewegung in den interstellaren Raum streben, hast du recht.
    Physik sagt aber: sie ellipsoidieren weiter um Jupiter rum. Der allerdings nimmt dann tatsächlich die genannte Bahn an.

  11. #11 Yeti
    18. Juni 2018

    Wenn ich mir die Nahaufnahme von Europas Oberfläche anschaue, laufen mir die Schauer den Rücken runter (und wieder rauf)!
    Bei der Auflösung könnte man ein Wolfsrudel oder eine Kuhherde erkennen! brrr

  12. #12 Alderamin
    18. Juni 2018

    @myself

    Dass in der Überlagerung mit der der Bewegung um die Erde die Bahn des Mondes eine Schlangenlinie ist, die stets in Richtung Sonne gekrümmt ist

    Was habe ich denn da für ein Gestammel abgeschickt? Der Satz sollte heißen:

    Dass in der Überlagerung mit der Bewegung der Erde um die Sonne die Bahn des Mondes eine Schlangenlinie ist, die stets in Richtung Sonne gekrümmt ist…

  13. #13 bruno
    18. Juni 2018

    @Bullet: du möchtest mir nicht ernsthaft erklären, die Galileischen Monde umkreisten nicht die Sonne??

    @Alderamin: ich halte die von mir vorgehobenen Textstellen lediglich für problematisch. Dass ich sie verstanden habe – steht ja da.
    Und – falls es keiner bemerkt haben sollte: es war eine Würdigung des Schaffens von FF!
    Ich habe mich extra BEDANKT – dass er so viel Arbeit auf sich nimmt!
    Und speziell vor Alderamin habe ich eine Verbeugung gemacht!

    (Wieso wird das nicht thematisiert? Seid ihr bereits so abgestumpft, dass ihr alles für Ironie haltet? Oder ist “brunos” Ruf so schlecht, dass ich keine ernstgemeinten Komplimente mehr machen kann??)

  14. #14 Florian Freistetter
    18. Juni 2018

    @bruno: “Seid ihr bereits so abgestumpft, dass ihr alles für Ironie haltet?”

    Nicht unbedingt Ironie. Aber wenn du mir im ersten Satz einem “enormen Patzer” vorwirfst und dann im nächsten Satz sagst dass du “nicht nörgeln” willst, darfst du auch nicht verwundert sein, wenn man deine Intention nicht so ganz versteht.

    Ich kann jedenfalls den “enormen Patzer” nicht nachvollziehen und deinen zweiten Kritikpunkt verstehe ich nicht. Aber ich freue mich, dass du die Sternengeschichten lobst!

  15. #15 Alderamin
    18. Juni 2018

    @bruno

    Danke für das Kompliment. Für Ironie hab’ ich’s nicht gehalten, klingt im Zusammenhang halt so, als wenn Du was Kritisches sagen wolltest, das aber mit etwas Positivem entschärfen.

    Wenn man’s wirklich wortwörtlich auffassen will, dann umkreisen die Monde des Jupiter natürlich irgendwie die Sonne, aber ob es dem Verständnis des Artikels dient, dies umzuformulieren, sei dahin gestellt. Im Heise-Forum gab’s eine ewige Diskussion darum, ob man sagen darf “die Milchstraße wird gewogen”, weil wiegen ja nur eine Gewichtskraft misst und nicht direkt die Masse. Dennoch versteht jeder, was gemeint ist, deshalb habe ich den Begriff in meinem Artikel von heute morgen auch bewusst und absichtlich wieder verwendet. Er ist ja nur im übertragenen Sinne gemeint und lockert den Text etwas auf.

    Deswegen sehe ich auch Florians Formulierung nicht als “Riesenpatzer”, sondern als legitime Formulierung, auch wenn sie vielleicht nicht 100% wissenschaftlich wasserdicht sein mag – er schreibt (und liest) hier ja nicht nur für Wissenschaftler.

    Natürlich darfst Du dazu Deine Meinung äußern – und natürlich dürfen andere da anderer Meinung sein. Weder über das eine noch das andere ist jemand böse.

  16. #16 bruno
    18. Juni 2018

    @FF: als “Germanist” sind die von mir “beanstandeten” Formulierungen “problematisch”.

    Ohne Ironie: die blöden Monde müssen zwangsläufig die Sonne umkreisen…
    “Wenn” sie Jupiter umkreisen – und “wenn” Jupiter die Sonne umkreist – dann “umkreisen” auch die blöden Monde unsere Sonne. Da ist doch jetzt keine Raketenwissenschaft notwendig. (Und – bevor jemand schreit -> das war nur ein Zitat von Sheldon Cooper!)

    Ich wollte hier aber eben gerade nicht nörgeln!!
    Das steht doch auch so in meinem Beitrag #5!!
    Warum kann “man” einfach nicht mehr lesen: was da steht??

    Ich wollte mich eben gerade BEDANKEN! Es tut mir wirklich leid – irgendwas ist hier aus dem Ruder gelaufen! Ich wollte einfach nur deine Arbeit würdigen! Und mich bedanken, dass du für uns Leser so viel Arbeit aufwendest!

    Aber WARUM kann ich das nicht vermitteln? Es steht doch ALLES in #5! Ich bedanke mich.

    Das wäre doch eigentlich ein freudiges Ereignis. Stattdessen haben wir eine unsägliche Diskussion: und ich muss mich verteidigen – weil ich etwas Nettes sagen wollte!

    Strange!

    Ich weiss, dass die “Sternengeschichten” nicht wirklich was zu deinem Broterwerb beitragen. Dennoch präsentierst du sie uns! Jede Woche!

    Ich wollte mich nur dafür bedanken.
    Vielleicht habe ich das falsch angefangen?

    Vielleicht, vielleicht, vielleicht.

    Vielleicht mache ich das einfach auch nie wieder.

    Dennoch Dank für deine Arbeit! Ich halte dich für den besten Wissenschaftsblogger, den Deutschland hat!!

    lg
    bruno

  17. #17 bruno
    18. Juni 2018

    @Alderamin: leider habe ich deine Antwort #15 erst nach Absenden meines Artikels #16 gesehen – naja – die haben sich überschnitten.

    Vielleicht – nein – ernsthaft nicht!

    In #5 habe ich geschrieben, was ich denke! Ich wollte mich ERNSTHAFT bei FF bedanken! Klingt hier auf “schienceblogs” mittlerweile vielleicht komisch.

    Aber genau das erschreckt mich! WARUM klingt das komisch? Vor 10 Jahren wäre NIEMAND auf die Idee gekommen!! Jeder hätte meine Worte verstanden und als das INTERPRETIERT – als dass ich sie schrieb: so gemeint -> wie geschrieben.

    In #5 ist doch wirklich keine Ironie zu interpretieren??
    Da steht – was ich meine – da steht – was ich sagen will.

    Ich verzweifle etwas an dieser Welt.
    bruno