Komet als Wasserbombe für Jupiter

Als das europäische Infrarot-Weltraumteleskop ISO im Jahr 1997 Wasser in den Stratosphären der Riesenplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun nachwies, waren die Astronomen überrascht. In den unteren Schichten der Atmosphäre lässt sich die Existenz von Wasser leicht erklären, da ein interner Nachschub von unten möglich ist. Doch in den Hochatmosphären dieser Planeten ist Sauerstoff rar – das Wasser konnte also nur von außen kommen, aus dem Weltall.

Als mögliche Quellen wurden in der Fachliteratur die Monde dieser Planeten diskutiert, die Ringsysteme, interplanetarischer Staub und schließlich auch Einschläge von Kometen. Doch erst die bessere räumliche und spektrale Auflösung des 2009 gestarteten Herschel-Teleskops erlaubt es, diese Hypothesen zu überprüfen. So zeigte eine Untersuchung 2011, dass das Wasser in der Stratosphäre von Saturn von seinem Eismond Enceladus stammt.

Für Jupiter favorisierten die Astronomen von Anfang an eine andere Erklärung. Danach war es der spektakuläre Einschlag des Kometen Shoemaker-Levy 9 im Juli 1994, der die Hochatmosphäre des Planeten mit Wasser angereichert hatte. Shoemaker-Levy 9 hatte im Juli 1992 Jupiter innerhalb der Roche-Grenze passiert und war dabei durch die Gezeitenkräfte in 21 Fragmente zerbrochen, die zwischen fünfzig und tausend Meter groß waren. Zwischen dem 16. und dem 22. Juli 1994 stürzten diese Kometenteile dann schließlich in die Atmosphäre des Planeten. Sie hinterließen wochenlang sichtbare, bis zu 12.000 Kilometer große Narben in der Atmosphäre. Die Planetenforscher schätzen die bei den Einschlägen insgesamt frei gewordene Energie auf 650 Gigatonnen TNT, entsprechend der Sprengkraft von 50 Millionen Hiroshima-Bomben.

Und Shoemaker-Levy 9 reicherte dabei auch, wie Thibault Cavalié von der Universität Bordeaux in Frankreich und seine Kollegen nun belegen konnten, die Stratosphäre Jupiters gehörig mit Wasser an. Die Forscher schließen zwar einen Zustrom von anderen Quellen nicht aus, doch mindestens 95 Prozent des Wassers stammen, so das Ergebnis ihrer mit Modellrechnungen kombinierten Beobachtungen vom Einschlag im Jahr 1994.

Die Messungen zeigen, dass das Wasser sich überwiegend in der südlichen Hemisphäre und in der oberen Stratosphäre befindet. Lokale Quellen würden für einen stetigen Nachschub von Wasser sorgen, dadurch würde sich mit der Zeit eine symmetrische Verteilung in der Stratosphäre einstellen. Und die Abwesenheit von Wasser in niedrigeren Schichten der Jupiter-Atmosphäre zeige, so Cavalié und seine Kollegen dass das Wasser aus dem Weltall gekommen sei – und zwar auf einen Schlag. Deshalb sollte die Menge an Wasser in der Stratosphäre auch langsam abnehmen. Cavalié und seine Kollegen wollen Jupiter deshalb regelmäßig mit dem schwedischen Astronomie-Satelliten Odin überwachen.

Rainer Kayser

OD