Jupiter-Mond Amalthea ist loechriger und leichter als angenommen

Mangels exakter Daten der Raumsonde Galileo auf ihrer letzten Mission ist eine Dissertantin der Technischen Universität (TU) Wien dem Jupiter-Mond Amalthea mathematisch zu Leibe gerückt. Die verblüffenden Ergebnisse einer Arbeitsgruppe der NASA, der sie ein Jahr als Gastwissenschafterin angehörte, wurden in der jüngsten Ausgabe von „Science“ publiziert.

Wien (TU) Raumsonden sind im Wesentlichen dazu da, Daten über Planeten zu liefern, von denen die Weltraumforschung noch keine genauen Erkenntnisse hat. So auch die Raumsonde Galileo, deren Aufgabe es war, von 1995 bis 2003 das Jupitersystem zu „inspizieren“. Leider ist bei ihrer letzten Mission – den Jupiter-Mond Amalthea ins Visier zu nehmen – nicht alles so glatt gegangen, wie man wollte. Die Distanzmessung zwischen Erde und Sonde gelang nicht so genau wie angestrebt. Was also tun, um dennoch die wichtigen Ergebnisse zu erhalten? Gudrun Weinwurm, damalige Dissertantin am Institut für Geodäsie und Geophysik an der TU Wien, hat sich gemeinsam mit anderen Wissenschaftern Amalthea angenommen und zig mathematische Modelle gerechnet, um anhand der vorhandenen Daten Rückschlüsse auf die Figur und die innere Masseverteilung des kleinen Mondes ziehen zu können. Das überraschende Ergebnis: Amalthea ist „löchriger“ als ursprünglich angenommen und seine mittlere Dichte ist geringer als Wasser.

Auf Grund der Erkenntnisse der Arbeitsgruppe rund um Dr. John D. Anderson, Jet Propulsion Laboratory (JPL), einem NASA-Center, der Gudrun Weinwurm ein Jahr als Gastwissenschafterin angehörte, konnten sie bei ihren KollegInnen der scientific community einen „Aha-Effekt“ erzielen. Während man ursprünglich angenommen hat, Amalthea sei gleichzeitig mit Jupiter entstanden, kann diese Annahme aufgrund der errechneten Modelle und der Datenauswertung nun widerlegt werden. Zwei Schlüsse sind nach der wissenschaftlichen Analyse zulässig: entweder Amalthea ist nicht gleichzeitig mit Jupiter entstanden oder der Mond ist in einem anderen Teil des Sonnensystems entstanden und später vom Jupiter-System „eingefangen“ worden. Als nächstes sind also die SpezialistInnen für die Entstehung des Sonnensystems dran, das herauszufinden.

Indirekt ist damit auch die Frage beantwortet, warum sich Gudrun Weinwurm in dieses mathematische Abenteuer gestürzt hat: nämlich Antworten darauf zu finden, wie wir entstanden sind. Ein Anliegen, das Weltraumforscher gleichermaßen wie Archäologen fasziniert.

Die Spuren von Amalthea hat Gudrun Weinwurm aufgenommen, da die Raumsonde Galileo bei ihrer letzten Mission vor dem definiten geplanten Absturz auf Jupiter im September 2003 die in sie gesetzten Hoffnungen nicht ganz erfüllen konnte: „Während des Vorbeifluges an Amalthea konnten die geplanten 2-Weg-Dopplerdaten von Galileo nicht auf der Erde empfangen werden, zur Auswertung standen nur weniger präzise 1-Weg-Dopplerdaten zur Verfügung“ erzählt Gudrun Weinwurm, die sich als Dissertantin der TU Wien (2001-2004) dem Jupiter-Mond Amalthea verschrieben hat.

Im Rahmen ihrer Dissertation „Amalthea’s Gravity Field and its Impact on a Spacecraft Trajectory“ (TU Wien, Juli 2004) ist sie anhand unzähliger mathematischer Modelle der Frage nachgegangen, ob sich aus den nicht exakten Daten „doch noch was rausholen lässt“. Aus den Missionen vorheriger Raumsonden waren lediglich genäherte Informationen über die Masse, das Aussehen des Körpers, das Aussehen der Oberfläche von Amalthea und daher über die mittlere Dichte des Mondes bekannt – ein kleiner Gesteinsbrocken, der den Planeten Jupiter in nur 12 Stunden umläuft. Die vom wissenschaftlichen Team am JPL durchgeführte Analyse der vorhandenen Galileo-Doppler-Daten ergab eine wesentlich geringere Masse des Körpers als angenommen und dementsprechend eine mittlere Dichte, die sogar geringer ist als Wasser. Die in weiterer Folge durchgeführten Modellrechnungen über den inneren Aufbau des Mondes, sein Gravitationsfeld und seine Oberflächeneigenschaften ergaben ein Bild von einem stark zerklüfteten Körper, dessen Inneres wahrscheinlich aus einer Mischung von Gestein, Eis und Hohlräumen besteht.

„Obwohl Amalthea nur ein Puzzlestein im Jupiter-System ist, war es spannend zu beweisen, dass Amalthea viel poröser ist als ursprünglich angenommen. Seine sehr geringe mittlere Dichte hat bei vielen Wissenschaftern Staunen und ein ’Aha’ ausgelöst.“

„Amalthea’s Density is Less Than that of Water“
Science, Paper No. 9, 27. Mai 2005
John D. Anderson, Torrence V. Johnson, Gerald Schubert, Sami Asmar, Robert A. Jacobson, Douglas Johnston, Eunice L. Lau, George Lewis, William B. Moore, Anthony Taylor, Peter C. Thomas, Gudrun Weinwurm

Rückfragehinweis:
DI Dr. Gudrun Weinwurm
Intelligente Infrastrukturen und Weltraumanwendungen
Austrian Research Centers, Seibersdorf research GmbH
2444 Seibersdorf
Mobil: +43 (0)664 8251143