Jetstreams, Zyklone, Lava: So blickt Juno unter Jupiters Haut

Die NASA-Sonde Juno hat neue Daten von Jupiter und seinem Vulkanmond Io geliefert. Erstmals lassen sich Temperaturprofile unter Ios Oberfläche rekonstruieren. Auch die Bewegung der gewaltigen Zyklone am Nordpol des Gasriesen wird nun besser verstanden. Möglich machen das Kombinationen von Radiowellen- und Infrarotmessungen sowie visuelle Beobachtungen über viele Jahre hinweg.

Juno zeigt, was unter Jupiter und Io passiert

Seit 2016 umrundet die Raumsonde Juno den Gasriesen Jupiter. Ihr Ziel: die Atmosphäre, das Magnetfeld und das komplexe Wettersystem des größten Planeten im Sonnensystem zu untersuchen. Inzwischen liefert sie nicht nur Daten von der dichten, stürmischen Gashülle des Planeten, sondern auch von seinem vulkanisch aktiven Mond Io.

Neue Ergebnisse präsentierte das Wissenschaftsteam Ende April auf der Generalversammlung der European Geosciences Union in Wien. Sie zeigen, wie tief Juno inzwischen in das System von Jupiter eingedrungen ist – und welche Geheimnisse sich unter der Oberfläche verbergen.

Mikrowellenmessungen unter der Oberfläche

Ein zentrales Instrument an Bord von Juno ist das sogenannte Mikrowellenradiometer (MWR). Es misst Strahlung in verschiedenen Wellenlängen, die von tief unter der Wolkendecke Jupiters kommt. Mithilfe dieser Technik lassen sich Temperaturverteilungen und Materialeigenschaften unter der sichtbaren Atmosphäre analysieren.

Ursprünglich für Jupiter entwickelt, wurde MWR nun auch auf Io ausgerichtet. Die Forschenden kombinierten die Mikrowellendaten mit Bildern des Infrarotinstruments JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper). Das Ergebnis: Hinweise auf abkühlende Lavafelder unter der Mondkruste.

„Als wir die MWR-Daten mit den Infrarotbildern von JIRAM kombinierten, waren wir überrascht von dem, was wir sahen: Hinweise auf noch warmes Magma, das unter der abgekühlten Kruste von Io noch nicht erstarrt ist“, erklärte Shannon Brown vom Jet Propulsion Laboratory der NASA.

Nach der Auswertung zeigen rund 10 % der Mondoberfläche Anzeichen für unterirdische Lava, die noch nicht vollständig ausgekühlt ist. Das hilft zu verstehen, warum sich Ios Oberfläche ständig erneuert – und wie Wärme aus dem Inneren entweicht.

Vulkane als Kühlsysteme

Io ist der vulkanisch aktivste Himmelskörper unseres Sonnensystems. Seine Lavaströme und Vulkane sind ein natürlicher Mechanismus zur Wärmeabgabe. Brown vergleicht diesen Prozess mit einem Kühlsystem: „Die Vulkane, Lavafelder und unterirdischen Lavaströme von Io wirken wie ein Autokühler – sie transportieren Wärme effizient aus dem Inneren an die Oberfläche und kühlen sich so im Vakuum des Weltraums ab.“

Ein besonders heftiger Vulkanausbruch wurde bereits Ende Dezember 2024 von JIRAM registriert. Noch im März 2025 war der Ausbruch aktiv – inklusive Lavaströmen und Aschewolken. Ob er beim nächsten nahen Vorbeiflug am 6. Mai weiterhin aktiv ist, werden neue Beobachtungen zeigen. Dann kommt Juno bis auf 89.000 km an Io heran.

Radiowellen als Temperaturfühler

Auch Jupiters Atmosphäre steht weiter im Fokus. Seit Februar 2023 nutzt die Sonde eine spezielle Technik namens Radiookkultation. Dabei sendet sie ein Radiosignal, das auf dem Weg von und zur Erde durch die Atmosphäre des Planeten läuft. Weil die verschiedenen Atmosphärenschichten die Wellen unterschiedlich stark ablenken, lassen sich Rückschlüsse auf Temperatur und Dichte ziehen.

Juno hat bisher 26 solcher Messungen durchgeführt. Eine der wichtigsten Erkenntnisse: Die stratosphärische Kappe am Nordpol ist etwa 11 °C kälter als die umliegenden Regionen. Dort wehen starke Winde mit über 160 km/h – ein Hinweis auf ein komplexes Zusammenspiel von Temperaturunterschieden und Strömungssystemen.

Zyklone in permanenter Bewegung

Bereits seit Jahren beobachten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die riesigen Zyklone an Jupiters Polen. Diese Wirbelstürme sind größer als Australien und rotieren stabil um einen zentralen Polarwirbel. Anders als Hurrikane auf der Erde lösen sich diese Wirbel nicht auf. Sie bestehen dauerhaft – und beeinflussen sich gegenseitig.

Dank der Langzeitbeobachtung mit der JunoCam und JIRAM lassen sich nun auch Bewegungsmuster erkennen. Besonders auffällig: Die Stürme wandern allmählich in Richtung Pol. Dieser Effekt entsteht durch die sogenannte Beta-Drift – eine Folge der Wechselwirkung zwischen der Corioliskraft und den Windfeldern der Zyklone.

Yohai Kaspi vom Weizmann Institute of Science erklärt: „Diese konkurrierenden Kräfte führen dazu, dass die Zyklone voneinander ‚abprallen‘, ähnlich wie Federn in einem mechanischen System.“ So bleiben sie stabil, bewegen sich aber langsam um den Nordpol – eine Art langsames Kreisen.

Neue Modelle für planetare Atmosphären

Die gewonnenen Daten helfen nicht nur beim Verständnis von Jupiter. Die neuen Modelle könnten auch auf andere Planeten angewendet werden – einschließlich der Erde. So könnten sie langfristig helfen, Wetterprozesse und Strömungen auf globaler Ebene besser zu erfassen.

Scott Bolton, Hauptverantwortlicher der Mission, betont den Wert der wechselnden Umlaufbahnen von Juno: „Eines der großartigen Dinge an Juno ist, dass sich seine Umlaufbahn ständig ändert. […] In der verlängerten Mission bedeutet das, dass wir weiterhin dorthin fliegen, wo noch kein Raumfahrzeug zuvor gewesen ist.“

Juno bewegt sich dabei durch die intensivsten Strahlungszonen im Sonnensystem. Die Sonde ist jedoch entsprechend gepanzert und liefert trotz dieser Belastungen kontinuierlich Daten – aus Regionen, die bisher kaum zugänglich waren.

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