Erklärung für Japetus` Oberflächenkontraste
Neue Daten von der Raumsonde Cassini helfen, das Erscheinungsbild des bizarren Saturnmondes Japetus zu erklären, bei dem eine Hälfte dunkel und die andere hell ist.
Bilder und "heatmapping" Daten (zweidimensionale grafische Darstellung von Daten, bei denen gleichartige Werte durch gleiche Farben dargestellt werden) die von der Raumsonde gesammelt worden sind, führten zur Erklärung seines seltsamen Aussehens. Die Daten deuten darauf hin, dass wanderndes Eises die Ursache dafür ist, dass eine Hälfte des Mondes hell reflektierend ist und die andere Hälfte staubbedeckt und dunkel. Die neuen Erkenntnisse wurden im Journal Science vom 10. Dezember in zwei Publikationen festgehalten.
Astronomen rätseln schon seit mehr als 300 Jahren über das zweifarbige Aussehen dieses Mondes. Seit Giovanni Domenico Cassini - der Japetus anno 1671 entdeckte - bemerkte, dass die im Umlauf um Saturn vorausgehende Seite sehr viel dunkler ist als die Rückseite. Aufnahmen der Raumsonden Voyager und Cassini haben gezeigt, dass sich das dunkle Material von der Vorderseite bis zur Rückseite nahe dem Äquator erstreckt. Und dass helle Material von der Rückseite, welches hauptsächlich aus Wassereis besteht und 10-mal heller als das dunkle Material ist, sich über den Nord- und Südpol auf die Vorderseite erstreckt.
Die Cassini Imaging Science Subsystem (ISS) Kameras machten Aufnahmen während eines nahen Vorbeifluges der Raumsonde an Japetus am 10. September 2007. Tilmann Denk von der Freien Universität Berlin und führender Autor einer dieser Publikationen sagt, die ISS-Aufnahmen zeigen, dass sowohl das helle als auch das dunkle Material auf Japetus` vorderer Seite röter ist als vergleichbare Materialien auf der rückwärtigen Seite des Mondes. Denk glaubte, dass der Staub auf des Mondes vorderer Seite möglicherweise von mehreren äußeren Saturn-Monden stammt. Der Staub könnte auch vom neuentdeckten riesigen Ring um Saturn stammen. Aber die Bilder zeigen, dass dieser einwärts fallende Staub nicht die alleinige Ursache für den extremen Helligkeitsunterschied sein kann.
Nahaufnahmen lieferten dann Hinweise auf thermische Segregation (Entmischung), in welcher Wassereis von den dunkleren und somit wärmeren Arealen zu den nahe gelegenen Polen und damit in kältere Regionen wanderte. Daher kam es zur Erwärmung und Verdunkelung der einen Region und zur Aufhellung und Kühlung der anderen Region. Die zweite Publikation, die von John Spener vom Southwest Research Institute in Boulder/Co und von Denk stammt, geht davon aus, dass die Migration von Wassereis ein Rolle spielt. Die Forscher stellten dies anhand eines Computer-Modell des Mondes fest, dass aus einer Kombination von ISS-Bildern und thermischen Beobachtungen durch das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) erstellt wurde.
Mit CIRS-Beobachtungen aus den Jahren 2005 nd 2007 wurde festgestellt, dass die Temperaturen in den dunklen Regionen mit 129 Kelvin hoch genug sind, um einen Großteil des Eises über einen Zeitraum von Milliarden von Jahren zu verdampfen. Japetus`sehr lange Rotationsperiode – ein Tag entspricht 79 Erdtagen – führt dazu, dass eine Hemisphäre des Mondes sehr lange von der Sonne beschienen und somit mehr erwärmt wird, als dies bei schneller rotierenden Monden der Fall ist.
Denk und Spencer vertreten nun die Ansicht, dass der einfallende Staub, welcher die vordere Seite von Iapetus bedeckt, durch das Sonnenlicht genug aufgeheizt wird um die Verdampfung des Eises in der Nähe des Äquators auszulösen. Das verdampfende Eis rekondensiert an den kalten, hellen Polen und auf des Mondes Rückseite. Der Verlust des Eises lässt dunkles Material zum Vorschein kommen, was eine weitere Erwärmung und Verdunkelung zu Folge hat, was wieder zur Eis-Verdampfung in der Nähe des Äquators führt. Im Endeffekt führte Japetus` Oberfläche zu den extremen Helligkeitskontrasten, wie wir sie heute sehen können. Durch die relativ geringe Größe von Japetus (Durchmesser 1500 km) und der daraus resultierenden geringen Schwerkraft, kann das Eis leicht von einer Hemisphäre auf die andere wandern. Japetus ist somit das Opfer einer permamenten Feedback-Schleife, die auf globaler Ebene stattfindet.
12. Dezember 2009 / SP
Verein Kuffner-Sternwarte
