Mit Videoastronomie auf der Spur der Natriumwolke von Io

Kaum ein Mond- oder Planetenfotograf in der Amateurastronomie tut es heute nicht mehr: Anstatt lange zu belichten werden unzählige sehr kurz belichtete Bilder geschossen, idealerweise mit einer Web- oder Videokamera. Nur die besten aus jenen Momenten, in denen das Seeing am besten war, werden am Schluß aufeinander zentriert und aufaddiert, und das Summenbild wird zu guter Letzt behutsam nachgeschärft. Dieselbe Technik findet aber auch in speziellen Teilbereichen der Profiastronomie Anwendung, wo man meist von »Lucky Imaging« spricht – doch die meisten Himmelsphänomene sind so lichtschwach, dass pro Bild zu wenig Photonen zusammen kommen, um die extrem unterbelichteten Bilder überhaupt aufeinander zentrieren und aufaddieren zu können. Um dieses Problem zu umgehen, haben Planetenforscher der Boston University bereits im Jahr 2000 ein High-Definition Imaging System (HDI) entwickelt, bei dem mittels eines Strahlteilers gleichzeitig im weißen Licht und in jenem engen Spektralband »gefilmt« wird, das wissenschaftlich interessant ist (Mendillo et al.,, Nature 448 [19.7.2007] 330-2). Während die hellen weißen Bilder zur Auswahl der besten Seeingmomente und zur Addition herangezogen werden, wird exakt dieselbe Auswahl und relative Verschiebung den im selben Augenblick entstandenen düsteren Filterbildern zuteil. Mit dieser interessanten Abart der Videoastronomie an einem 3,6-m-Teleskop konnte nun das Verhalten des Natriums im Jupitersystem untersucht werden, das der Mond Io ausstößt: Die bisherigen Modelle reichen nicht …

Ist das überhaupt noch eine Meldung wert? Der Saturnorbiter Cassini ist am 30. Mai zwischen den Orbits von XXXII (Methone) und XXXIII (Pallene) auf einen rund 2 km großen unbekannten Mond gestoßen, der dann auch auf Bildern bis Juni 2004 zurück gefunden wurde (IAUC # 8857 vom 18.7.2007). S/2007 S4 befindet sich offenbar in einer 10:11-Resonanz mit Mimas, hat eine große Halbachse von 197 700 km (3400 km außerhalb von Methone) und eine Umlaufszeit von 1,04 Tagen; vermutlich sind alle drei Monde Produkte derselben Kollision. Die Entdeckung bringt die Zahl der Saturnmonde auf 60, aber ihre Liste dürfte dank Cassini noch weiter wachsen, während Jupiter mangels Orbiter vorerst bei 63 verharrt.

Während die Spektren der größten Kuipergürtelobjekte, der Zwergplaneten Eris und Pluto inklusive, durch Methanabsorption charakterisiert werden, ist es bei Körpern mit weniger als 1500 km Durchmesser Wassereis. Bei Kuiperoids unterhalb von 800 km ist dieses Eis amorph, wie in der Kälte des äußerem Sonnensystems zu erwarten, doch bei Objekten zwischen 800 und 1500 km Durchmesser ist das Eis kristallin, darunter auch bei Plutos Mond Charon: In diesen Zustand kann es nur gelangen, wenn die Temperatur einmal über mindestens 78 K lag oder es aus einer Flüssigkeit heraus erstarrt ist. Neue Spektren Charons, dessen Licht dank Adaptiver Optik klarer denn je von Plutos getrennt werden konnte (Cook et al., Ap.J. 663 [10.7.2007] 1406-19), zeigen neben der Signatur kristallinen Wassereises bei 1,6 µm auch deutliche Hinweise auf Ammoniakhydrate bei 2,2 µm.

Weniger als 10% des Wassereises auf Charon sind amorph, doch in weniger als 100 000 Jahren sollte das meiste kristalline Eis durch die UV- und sichtbare Strahlung der Sonne amorph geworden sein. Ergo liefert ein Prozess ständig kristallines Eis nach, und alle Möglichkeiten bis auf das Aufsteigen flüssigen Wassers aus Charons Innerem lassen sich ausschließen. Eine Gezeitenheizung scheidet als Wärmequelle bei Charon aus: Nur radioaktive Restwärme kommt in Betracht. Und es lässt sich berechnen, dass mit Ammoniak angereichertes Wasser mit etwas über 176 K gerade eben noch flüssig sein und durch Brüche an die Oberfläche Charons gelangen könnte! Das würde nicht nur das kristalline Eis sondern auch die Hydration des Ammoniaks erklären. Da es im Kuipergürtel eine Menge Körper von mindestens Charons Ausmaßen gibt (die genügend radioaktive Isotope enthalten), könnte es hochgerechnet mehr flüssiges Wasser im Kuipergürtel als auf der Erde geben! New Horizons sollte 2015 mit Nahaufnahmen der Charon-Oberfläche überprüfen können, ob dort wirklich frischer Kryovulkanismus zu sehen ist.