Wasserdampf in Ganymed-Atmosphäre

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 Wasserdampf­atmosphäre entsteht durch Sublimation von gefrorenem Wasser. Die Entdeckung der Wasserdampf­atmosphäre gelang mittels Beobachtungen des Hubble Weltraum Teleskops unter Leitung von Lorenz Roth von der Königlichen Technischen Hochschule in Stockholm. Dazu wurden Spektren der Atmo­sphäre im ultra­violetten Licht unter normalen Ganymed-Bedingungen und während einer Jupiter­finsternis des Mondes verglichen.

Wasser- und Sauerstoff­moleküle 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 Sauerstoff­atmosphären 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 Saur. „Die Kenntnis der Wasserdampf­atmosphäre 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.

U. Köln / JOL

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  L. Roth et al.: A sublimated water atmosphere on Ganymede detected from Hubble Space Telescope observations, Nat. Astron., online 26. Juli 2021; DOI: 10.1038/s41550-021-01426-9
• Weltraum und Planeten (J. Saur), Institut für Geophysik und Meteorologie, Universität Köln

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