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Sternengeschichten Folge 716: Kallisto – Sprungbrett ins äußere Sonnensystem
Unser Sonnensystem hat acht Planeten und diese Planeten haben zusammen sehr, sehr viele Monde. Wie viele es genau sind, wissen wir nicht, weil wir noch nicht alle entdeckt haben und es auch keine eindeutige Definition dessen gibt, was ein „Mond“ ist. Aber wenn wir die ausreichend großen Himmelskörper nehmen, bei denen kein Zweifel an ihrer Mondhaftigkeit besteht, dann sind da auf jeden Fall ein paar hundert von ihnen. Abgesehen vom Mond unserer Erde waren die ersten anderen Monde, die wir entdeckt haben, die des Jupiter. Beziehungsweise die vier größten Monde des Jupiters, die Galileo Galilei im Jahr 1610 gefunden hat. Es sind beeindruckende Himmelskörper: Da ist Io, das vulkanisch aktivste Objekt im Sonnensystem. Und Europa, der Eismond mit dem riesigen Wasserozean unter einer dicken Eiskruste, der als einer der besten Orte für die Suche nach außerirdischem Leben gilt. Und natürlich ist da Ganymed, mit einem Durchmesser von 5262 Kilometern der größte Mond des Sonnensystems und sogar noch größer als der Planet Merkur. Galileo Galilei hat damals aber vier Monde entdeckt und der vierte galileische Mond wird immer ein wenig ignoriert. Und genau deswegen bekommt er heute eine eigene Folge der Sternengeschichten. Wir werden uns Kallisto ganz genau ansehen. Kallisto, den man zwar immer mitaufzählt, wenn man die großen Monde des Jupiters und die großen Monde des Sonnensystems auflistet – über den man aber ansonsten eher wenig spricht. Dabei gäbe es genug zu erzählen!
Kallisto ist der zweitgrößte Mond des Jupiters und der drittgrößte Mond des ganzen Sonnensystems. Er hat einen Durchmesser von 4820 Kilometern und ist der äußerste der vier großen Jupitermonde. Der Abstand zwischen Jupiter und Kallisto beträgt circa 1,9 Millionen Kilometer, also circa das fünffache der Distanz zwischen Erde und Erdmond. Für eine Runde um Jupiter braucht Kallisto 16 Tage und 16,5 Stunden und die Umlaufbahn des Mondes ist fast exakt kreisförmig und kaum geneigt gegenüber der Äquatorebene des Jupiters. So wie der Erdmond hat auch Kallisto eine gebundene Rotation, das heißt er dreht sich während eines Umlaufs um Jupiter auch exakt einmal um seine eigene Achse und von Jupiter aus ist deswegen immer die selbe Seite von Kallisto zu sehen.
Ich habe vorhin gesagt, dass Kallisto der drittgrößte Mond des Sonnensystems ist und er ist fast genau so groß wie der Planet Merkur, dessen Durchmesser nur knapp 50 Kilometer größer ist. Aber auch wenn Kallisto fast so groß wie ein Planet ist; seine Masse ist deutlich geringer. Kallisto ist ein Eismond, das heißt er hat eine sehr geringe Dichte, weil er im Gegensatz zu einem typischen Planeten wie der Erde oder dem Merkur keinen Kern aus Metall hat, sondern nur aus Eis und Gestein besteht.
wenn wir uns die eisige Oberfläche von Kallisto anschauen, fallen sofort die unzähligen Krater auf. Tatsächlich hat nur der Saturnmond Phoebe eine höhere Dichte an Einschlagskratern als Kallisto. Und im Gegensatz zu anderen Himmelskörpern gibt es auf Kallisto auch fast nur Einschlagskrater. Man sieht dort keine Gebirgszüge, Hochebenen, Täler oder andere Oberflächenmerkmale – was daran liegt, dass seine Kruste vor allem aus Wassereis besteht, in dem sich fast kein Gestein befindet. Bei einer durchschnittlichen Temperatur von -140 Grad Celsius ist das Eis zwar härter als Stein, aber im Laufe der Zeit gibt die Eiskruste nach und etwaige Gebirge oder andere große Strukturen werden eingeebnet.
Eine Ausnahme bildet das gigantische Einschlagsbecken, dass den Namen „Valhalla“ bekommen hat. Es fällt beim Anblick von Kallisto sofort ins Auge: Eine circa 600 Kilometer durchmessende helle Zentralregion ist von mehreren ringförmigen Strukturen umgeben, wobei die äußersten Ringe gut 3000 Kilometer durchmessen. Es muss durch einen enormen Einschlag entstanden sein, bei der ein großer Asteroid die äußere Kruste des Mondes komplett durchschlagen hat. Es ist schwer zu sagen, wann das passiert ist – die Schätzungen gehen davon aus, dass dieses Ereignis vor 2 bis 4 Milliarden Jahren stattgefunden hat. Aber auch wenn wir nicht wissen, wann das passiert ist, sagt uns die Existenz von Valhalla doch ein bisschen was über das Innere von Kallisto. Wenn ein vergleichbarer Einschlag zum Beispiel auf der Erde oder dem Mars stattgefunden hätte, würde man nicht nur einem enormen Krater erwarten, sondern auch eine entsprechende Struktur genau auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten. Dort, wo sich die seismischen Schockwellen des Impakts auf der anderen Seite des Himmelskörpers treffen, sollte es ebenfalls großflächige Zerstörungen der Oberfläche geben. Auf Kallisto sieht man so etwas aber nicht, was bedeutet, dass die Wucht des Einschlags von einem weichen Material unter der harten Eiskruste aufgenommen wurde. Das kann entweder Eis sein, dass etwas wärmer ist oder aber sogar flüssig. Oder anders gesagt: Unter der Eiskruste von Kallisto könnte sich ein flüssiger Ozean befinden. Das wärmere Eis oder das Wasser hat dann schnell den großen Krater des Einschlags gefüllt und die Eisdecke darüber hat sich wieder neu gebildet, aber nicht so schön wie zuvor: Das Result sind die konzentrischen Ringe in der Oberfläche von Kallisto, die wir heute als „Valhalla“ bezeichnen.
Die Existenz eines unterirdischen Ozeans haben auch Messungen nahegelegt, die die Raumsonde Galileo in den 1990er Jahren gemacht hat. Damals wurden auch Messungen des Magnetfelds von Kallisto angestellt und man hat gesehen, dass dessen Stärke sich verändert, während sich der Mond durch das viel stärkere Magnetfeld des Jupiters bewegt. Ein Grund dafür könnte die Existenz einer elektrisch leitenden Flüssigkeit unter der Kruste von Kallisto sein: Oder anders gesagt: Ein unterirdischer, circa 10 Kilometer tiefer Ozean aus salzigem Wasser, der unter der gut 200 Kilometer dicken Eiskruste von Kallisto liegt.
Tatsächlich bestätigen könnten wir das erst, wenn wir bessere Daten bekommen. Im Gegensatz zu anderen Monden ist Kallisto bis jetzt leider nur sporadisch untersucht worden. 1973 und 1974 sind die Raumsonden Pioneer 10 und Pioneer 11 an Jupiter vorbeigeflogen und haben erste Detailbilder machen können. 1979 sind dann Voyager 1 und 2 ebenfalls kurz vorbei geflogen. Längere und ausführlichere Beobachtungen gab es nur in den acht Jahren, die Galileo zwischen 1995 und 2003 im Jupitersystem verbracht hat. Erst in den 2030er Jahren wird Kallisto wieder von der europäischen Raumsonde JUICE besucht worden sein – und irgendwann spazieren vielleicht auch Menschen auf der Oberfläche des Jupitermondes herum.
Schon seit den 1980er Jahren hat man sich Gedanken gemacht, wohin Menschen nach der erfolgreichen Landung am Mond noch überall hinfliegen könnten. Klar, da ist der Mars, der immer im Zentrum der menschlichen Aktivitäten im Weltraum steht. Aber ansonsten wird es schwierig, zumindest in der relativen Nähe der Erde. Auf dem Merkur wäre es zu heiß und auf der Venus ebenso. Und im äußeren Sonnensystem kommen die Gasplaneten, auf deren Oberfläche man natürlich nicht landen kann, weil sie als Gasplaneten keine Oberfläche haben. Also hat man sich ihre Monde angesehen, aber die sind auch ein wenig kritisch. Jupiter ist von einem Strahlungsgürtel umgeben, also einer Zone, in der sein starkes Magnetfeld jede Menge geladene Teilchen des Sonnenwindes eingefangen hat. Die Bedingungen dort sind unangenehm für Menschen; wir würden diese Strahlung nicht lange aushalten und auch für unsere Technik ist das keine optimale Umgebung. Als die Raumsonde Pioneer 10 durch den Strahlunsgürtel des Jupiter geflogen ist, hat sie dabei einen Strahlendosis registriert, die circa dem 1000fachen der Dosis entspricht, die für uns Menschen tödlich ist.
Die großen Monde Io, Europa und Ganymed befinden sich alle innerhalb dieses Gürtels und sind daher keine sonderlich guten Ziele für uns Menschen. Aber Kallisto liegt außerhalb von Jupiters Strahlungsgürtel! Die NASA hat im Jahr 2003 eine Studie mit dem Titel „Human Outer Planets Exploration“ veröffentlicht. Darin ging es um Ziele im äußeren Sonnensystem, die nach einer Marslandung sinnvollerweise für die menschliche Raumfahrt ins Auge gefasst werden können. Und aus all den Gründen, die ich gerade aufgezählt habe, hat sich Kallisto als vielversprechend herausgestellt. Man wäre dort einer vergleichsweisen geringen Strahlung ausgesetzt; die Oberfläche des Mondes ist geologisch relativ stabil und man könnte dort eine wunderbare Basis für weitere Erkundungsmissionen einrichten. Auf Kallisto könnte man das viele Eis verwenden, um daraus Wasserstoff für den Raketenantrieb zu bekommen. Man könnte Kallisto als Ausgangspunkt für kurze Forschungsmissionen zu den anderen Jupitermonden verwenden oder als eine Art Rast- und Tankstelle auf dem Weg von der Erde noch weiter hinaus ins Sonnensystem. Ein Raumfahrzeug, das von Kallisto aus startet kann die Gravitationskraft von Jupiter nutzen, um durch ein Fly-By-Manöver quasi ins All geschleudert zu werden und so Treibstoff sparen. Und zu erforschen gäbe es auf Kallisto selbst natürlich auch mehr als genug.
2003 hat die NASA geschätzt, dass Menschen irgendwann in den 2040er Jahren auf Kallisto landen könnten. Dieser Zeitplan ist mittlerweile natürlich nicht mehr aktuell; vor allem weil es auch keinerlei ernsthafte Bestrebungen gibt, so eine Mission auch wirklich durchzuführen. Aber wer weiß, was die Zukunft der Raumfahrt noch bringen wird. Vielleicht wird Kallisto irgendwann wirklich unsere erste Basis im äußeren Sonnensystem. Und dann wird niemand mehr diesen Jupitermond ignorieren können.