Die Erforschung des Riesenplaneten Jupiter durch die Galileo-Sonde Abschlusspräsentation

1. Die Erforschung des Riesenplaneten Jupiter durch die Galileo-Sonde Abschlusspräsentation Michael Dietl, Q12 am 31.1.2012

2. Gliederung Überblick Aufbau und Technik Missionsverlauf Ergebnisse der Mission Ausblick für die Jupitererkundung Quellen

3. 1. Überblick • Start am 18.10.1989 an Bord des Raumschiff Atlantis • Ziele: - Erkundung der Jupiteratmosphäre - Erkundung der Jupitermonde - Erforschung der Magnetosphäre • Geplanter Absturz am 21.9.2003 in die Atmosphäre des Jupiters

4. 2. Aufbau und Technik 2.1 Struktur Galileos • Unmittelbare Betrachtung der Atmosphäre • Weitere Erkundung Jupiters und dessen galileischen Monde → Zweiteilung der Raumsonde: - Orbiter als „Hauptsonde“ - abtrennbare Atmosphärenkapsel als „Tochtersonde“

5. 2.2 Technik des Orbiters

6. Grundgerüst der Sonde • ausgestattet mit den grundlegendsten Geräten für: - Antrieb - Stromerzeugung - Kommunikation bzw. Datenübertragung mit der Erde (elektromagnetische Wellen) • 11 wissenschaftliche Instrumente • → zwei Antennen an Bord Galileos: • - Low-Gain-Antenna • - High-Gain-Antenna (Durchmesser: 4,8 m)

8. 2.3 Technik der Atmosphärenkapsel

9. Geschwindigkeitsverringerung nach dem Abwurf vom Orbiter durch: - ablativer Hitzeschild (Reibung an der Atmosphäre) - Fallschirm → Zweiteilung der Kapsel: - umhüllendes Abbremsmodul („Deceleration Modul“) - darin eingebettetes Abstiegsmodul („Descent Modul“)

10. 6 wissenschaftliche Instrumente im Abstiegsmodul

11. 3. Missionsverlauf

12. Start auf der „Cape Canaveral Air Force Station“ in Florida (18.10.89)

13. Flyby am Asteroiden Gaspra (29.10.1991) - Abmessung: 19 × 12 × 11 km - hunderte Einschlagskrater → 200 Mio. Jahre alt (nach Kraterzähl-Methode) - einer der am stärksten von einer Kugel abweichende Körper im Sonnensystem

14. Flyby am Asteroiden Ida mit seinem Mond Dactyl (28.8.1993) - Abmessung: 60 x 25 x 19 km → ca. doppelt so groß wie Gaspra - zahlreiche Einschlagkrater → 1 Mrd. Jahre alt (nach Kraterzähl-Methode) - Mond mit 1,5 km Durchmesser - gleiches Rückstrahlvermögen beider Körper → gemeinsamer Ursprung liegt nahe

15. Einschlag der Fragmente von Shoemaker-Levy 9 (Juli 1994) - Komet war wegen Gezeitenkräfte Jupiters in einzelne Fragmente zersplittert - Impakt auf der sonnenabgewandten Seite Jupiters - Galileo als Bindeglied zwischen den Erkenntnissen vom Hubbleteleskop und erdgebundenen Teleskopen → Hubbleteleskop: über den Rand Jupiters hinausragende pilzförmige Wolken → erdgebundene grelle Blitze an den Ein- Teleskope: schlagsstellen

16. Galileos Beobachtung: Lichtkurven mehrerer Fragmenteinschläge

17. Annäherung an Jupiter – Abtrennen der Atmosphärenkapsel (13.7.1995)

18. 4. Ergebnisse 4.1 Jupiters Atmosphäre • Heliumanteil von 24% • Weniger Sauerstoff als erwartet, damit weniger Wasser (bei hohem Wasserstoffgehalt) → „Hot Spot“, Region mit: - 100mal weniger Wasser - wenig Wolken • Entdeckung eines neuen Strahlungsgürtel zwischen den Jupiterringen und der Atmosphäre • Konstante Windgeschwindigkeit von 720 km/h

19. Selbst erzeugtes Dipol-Magnetfeld Teilweise flüssiger, metallischer Kern aus Eisen oder Eisensulfid → Dynamoprozess Antriebskraft zur Erhaltung des heißen Kerns: - Zerfall radioaktiver Isotope - Gezeitenkraft Jupiters 4.2 Ganymeds Magnetfeld

20. Gezeitenkräfte Jupiters • Exzentrische Umlaufbahn der galileischen Monde um Jupiter → Monde bewegen sich schneller, wenn sie Jupiter nahe sind (beim Perijovium) → Monde bewegen sich langsamer, wenn sie vom Jupiter entfernt sind (beim Apojovium) nach dem 2. Gesetz Keplers • Kleine Librationen der Monde auf der Umlaufbahn um die Verbindungslinie Jupiter-Mond → Verformung und Reibung des Materials im inneren der Monde → Wärmeentwicklung

21. 4.3 Ozean auf Europa • Unter der Oberfläche eingeschlossener Ozean (Oberflächentemperatur: 100 K) • Entstehung des Ozeans: - Eiskruste auf Europa (Eis als eines der häufigsten Grundmaterialien im äußeren Sonnensystem) - Verhalten von Eis mit zunehmenden Druck

22. Eis tritt abhängig vom Druck in verschiedenen Formen auf → verschiedenen Eisphasen (Eis I – Eis VI) • Eis I besitzt bei geringem Druck geringste Dichte (geringer als Wasser) → werden also bestimmte Werte von Temperatur und Druck im Inneren Europas überschritten, bildet sich eine flüssige Wasserschicht, oberhalb der eine Eis- ruste liegt • Zunehemende Wärme mit den Zerfall radiaktiver Isotope und Gezeitenkraft Jupiters zu erklären

23. Beweis eines OzeansGalileo entdeckt ein induziertes Magnetfeld bei Europa • Achse des magnetischen Dipolfeld Jupiters um 9.6º gegen die Rotationsachse geneigt • Galileischen Monde umlaufen den Jupiter also in einem Magnetfeld periodischer Veränderungen der Richtung und der Stärke • Salze im Ozean Europas dienen als elektrischer Leiter (elektrolytische Flüssigkeit) → Faraday'sches Induktionsgesetz → Elektromagnetismus → Lenz'sche Regel

24. 4.3 Ios Vulkanismus • Vulkanismus ist auf Gezeitenkräfte Jupiters zurückzuführen • Vulkanausbrüche schleudern geladene, subatomare Teilchen in die Magnetosphäre Jupiters → Magnetfeld hält diese geladenen Teilchen ständig in Bewegung → Elektronenströme winden sich entlang magnetischer Feldlinien, die Io mit Jupiters Atmosphäre verbinden „stärkster Stromkreis im Sonnensystem“

25. 4.4 Kallisto • Alte Oberfläche mit unzähligen Einschlagkrater • Undifferenziertes Innere (aus Gestein/Eis Mischung) ohne Kern, aber mit Eiskruste • Induziertes Magnetfeld: - undifferenzierter Aufbau vergleichbar mit einer induktiven hohlen Kupferkugel - Salz in der Oberfläche (Eis) als Leiter - veränderliches Magnetfeld durch Neigung gegen die Rotationsachse Jupiters → Faraday'sches Induktionsgesetz → Lenz'sche Regel

26. 5. Ausblick für die Jupitererkundung Juno-Mission

27. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

28. 6. Quellen Literatur

29. Bilder