Jupiter – Faszinierender Gigant

Jupiter, der faszinierende Gigant in unserem Sonnensystem, vereint gleich mehrere Maxima: Er ist der größte und schwerste Planet im Sonnensystem, dreht sich zugleich am schnellsten um die eigene Achse und hat das stärkste Magnetfeld. Aber auch seine Monde sind nicht minder faszinierend.

 

Jupiter mit Schatten des Mondes Io
Der Mond Io und sein Schatten auf den Wolkenbänder von Jupiter. Foto: NASA.

 

Jupiter: wichtigste Daten
Distanz zur Sonne1 778’412’000 km
Exzentrizität 0.04892
Umlaufzeit 11.862615 J
Min. Dist. z. Erde 590’800’000 km
Max. Winkeldurchm. 49.9″
Äquatorradius 71’492 km
Abplattung2 0.064874
Masse 1’898.8·10 24 kg
Dichte 1’330 kg/m3
Rotationszeit3 0.41354 Tage
Schwerkraft4 2.36 g
Mittl. Temperatur5 -110°C
Neigung der Achse 1.30530°
Atmosphäre H2, He
Anzahl Monde 79
Quelle: The Astronomical Almanac u.a.
1 Grosse Halbachse
2 (Äquator minus Pol)/Äquator
3 Auf die Sterne bezogen (siderisch)
4 Am Äquator, 1g = 9.81 m/s2
5 Atmosphärentemperatur bei 1 bar Druck
J = Jahre

Jupiter ist der fünfte und größte Planet in unserem Sonnensystem. Benannt ist der Planet nach dem Hauptgott in der römischen Mythologie. Trotz annähernd 140.000 km Durchmesser und einem Äquatorumfang von knapp 440.000 km, hat der Planet nur eine Dichte von 1,326 g/cm³. Dennoch ist Jupiter schwerer als alle anderen Planeten in unserem Sonnensystem zusammengenommen. Zusammen mit der Sonne prägt er das Gravitationsgefüge des Sonnensystems; unser Zentralgestirn und der Planet umkreisen ein gemeinsames Massezentrum.

Jupiter zählt zu den Gasriesen, d.h. er hat keine feste Oberfläche wie wir sie von Gesteinsplaneten wie unserer Erde her kennen. Dennoch wird vermutet, das Jupiter über einen festen Kern von mindestens der Größe der Erde verfügt.

Die Außenbereiche des Planeten bestehen vorwiegend aus Wasserstoffgas (90%) und Heliumgas (10%), ganz ähnlich wie unsere Sonne. Zudem finden sich Spuren von Methan, Ethan, Wasser und Ammoniak. Wäre Jupiter 80 mal massereicher, hätte er den kritischen Punkt erreicht und aus ihm wäre wahrscheinlich eine Sonne und kein Planet geworden.

Trotz seiner hohen Masse und Größe dreht sich Jupiter schneller als jeder andere Planet in unserem Sonnensystem. Eine Rotation und damit ein Tag auf dem Gasriesen dauert nur knapp 10 Stunden. Dies führt zu einer Abplattung des Planeten (6,5 Prozent verglichen mit einer idealen Kugel). Knapp zwölf Erdenjahre dauert es, bis Jupiter auf seiner Bahn einmal die Sonne umrundet hat (entspricht einem Jupiterjahr). Die Rotationsachse hat nur einen geringen Neigungswinkel, differenzierte Jahreszeiten wie auf der Erde oder anderen Planeten gibt es deshalb auf Jupiter nicht.

 

Nordpol
Das erste Bild von Jupiters Nordpol, aufgenommen von Pioneer 10 im Jahr 1974. Foto: NASA.

 

Jupiter verfügt über das stärkste Magnetfeld im Sonnensystem. Selbst über der Wolkendecke des Planeten ist es noch 20 Mal stärker als das der Erde. Es entsteht durch die rasche Rotation des Planeten und dem Wasserstoffgas unter seiner Wolkendecke, das unter dem hohen Druck metallisch (elektrisch leitend) wird.

 

Polarlichter auf Jupiter
Diese Aufnahme zeigt ein Polarlichter auf dem Jupiter. Foto: Röntgen: NASA/CXC/SwRI/R.Gladstone et al.; Optisch: NASA/ESA/Hubble Heritage.

 

Eine dicke Schicht aus roten, braunen, gelben und weißen Wolken formt das Aussehen des Planeten, wobei der „Große Rote Fleck“ besonders besonders markant und bekannt ist. Dabei handelt es sich um einen riesigen Wirbelsturm, der seit mindestens 150 Jahren tobt und an der breitesten Stelle ungefähr so groß ist wie der dreieinhalbfache Erddurchmesser.

 

Große Rote Fleck
Der Große Rote Fleck aufgenommen von der Raumsonde Galileo im Jahr 1996. Foto: The Galileo Project/JPL/NASA/APOD.

 

Winde sind auf Jupiter keine Seltenheit, sie erreichen Geschwindigkeiten von 300 bis 640 km/h. Aber nicht nur deshalb ist Jupiter ein unwirtlicher Ort. Die Wolken haben durchschnittlich eine Temperatur von etwa -145 Grad Celsius, während das Planetenzentrum mit ca. 24.000 Grad Celsius heißer als die Sonnenoberfläche ist.

Ringsystem

Wie alle vier Gasplaneten in unserem Sonnensystem verfügt auch Jupiter über ein Ringsystem. Dieses ist allerdings nicht so auffällig wie das des Neptun, weswegen es erst im Jahr 1979 von der NASA-Raumsonde Voyager-1 entdeckt wurde. Die Ringe des Jupiter bestehen hauptsächlich aus kleinsten Staubteilchen und werden in drei Hauptkomponenten eingeteilt: Ein Paar lichtschwacher äußerer Ringe (Gossamer-Ringe genannt), einen 6500 km weiten, flachen Hauptring und einen inneren, donutförmigen Ring, Halo genannt. Entstanden ist das Ringsystem vermutlich durch Staubaufwirbelungen verursacht durch Einschläge auf den Monden in dieser Region, wobei die Wechselwirkung des Staubs mit der Magnetosphäre des Planeten wohl seine Form prägt.

 

Jupiters Ringsystem
Jupiter-Ringe aufgenommen im Februar 2007 aus einer Entfernung von 7,1 Millionen Kilometern (New Horizons). Foto: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.

 

À propos Einschläge: 1994 wurde Jupiter besondere mediale Aufmerksamkeit zu Teil, als zwischen dem 16. und 22. Juli große Fragmente des Kometen Shoemaker Levy 9 auf ihm einschlugen.

Monde von Jupiter

 

Manuskript über die vier größten Jupitermonde von Galileo Galilei aus dem Jahr 1610. Das einseitige Schriftstück befindet sich heute in der Bibliothek der Universität von Michigan. Quelle: NASA.

 

Die bekanntesten Jupitermonde wurden im Jahr 1610 von Galileo Galilei entdeckt, der dazu ein Teleskop verwendete. Etwa zur gleichen Zeit wurden sie vom deutschen Astronomen Simon Marius entdeckt. Marius war es auch, der 1614 die Namen für diese vier Galileischen Monde vorschlug: Io, Europa, Ganymed und Callisto. Sie sind die größten Trabanten des Gasriesen.

 

Galileische Monde
Die vier Galileischen Monde: Io, Europa, Ganymed und Callisto. Galileo Galilei hat sie am 7. Januar 1610 durch ein Teleskop beobachtet. Foto: NASA/JHU-APL/Southwest Research Institute.

 

Ganymed ist mit einem Radius von 2631 km der größte Mond im Sonnensystem, er ist sogar größer als der sonnennächste Planet Merkur und ungefähr Dreiviertel so groß wie unser Nachbarplanet Mars. Ganymed verfügt als einziger Mond im Sonnensystem über ein eigenes Magnetfeld.

Io (Radius 1821,6 km) ist vermutlich die vulkanisch aktivste Region im Sonnensystem. Es wird vermutet, dass die gelb-orange Oberfläche von Io überwiegend aus Schwefel und Lava aus diesen Vulkaneruptionen besteht. 1979 fotografierte Voyager-1 einen Vulkanausbruch. Jupiters Anziehungskraft generiert solche Gezeitenkräfte auf die feste Oberfläche von Io, dass sie sich um bis zu 100 Meter anhebt.

Callisto (Radius 2410 km) weist erstaunlicherweise nur wenige Krater auf, was auf eine Umgestaltung der Mondoberfläche durch Landrutsche hindeutet.

Europa ist mit einem Radius von 1560,8 km der kleinste der vier Galileischen Monde, seine Oberfläche besteht vornehmlich aus Wassereis. Darunter wird ein Ozean aus Wasser vermutet. Wissenschaftler glauben, dass auf Europa doppelt so viel Wasser vorhanden sein könnte wie auf der Erde. Dies wiederum lässt viele mutmaßen, dass auf Europa möglicherweise Leben existieren könnte. Eis bzw. Wasser ist auch auf Ganymed und Callisto zu finden.

Interessant sind auch die gravitativen Wechselwirkungen der vier Trabanten, durch die ihre geologischen Aktivitäten befeuert werden, und ihre Umlaufzeiten: Wenn Ganymed den Jupiter einmal umrundet hat, hat Europa ihn zwei Mal umlaufen und Io vier Mal. Ähnlich wie die Erde bestehen alle vier Galileischen Monde aus mehreren Schichten (Kern, Mantel, Kruste). Die vier Trabanten wenden Jupiter außerdem immer dieselbe Seite zu, genauso wie unser Mond der Erde.

Bei diesen vier Satelliten blieb es nicht: Derzeit sind mehrere Dutzend Monde der total vermuteten 79 Monde bestätigt – weitere sind bekannt und warten auf Bestätigung.

    • Benannte Monde: Io, Europa, Ganymede, Callisto, Amalthea, Himalia, Elara, Pasiphae, Sinope, Lysithea, Carme, Ananke, Leda, Thebe, Adrastea, Metis, Callirrhoe, Themisto, Megaclite, Taygete, Chaldene, Harpalyke, Kalyke, Iocaste, Erinome, Isonoe, Praxidike, Autonoe, Thyone, Hermippe, Aitne, Eurydome, Euanthe, Euporie, Orthosie, Sponde, Kale, Pasithee, Hegemone, Mneme, Aoede, Thelxinoe, Arche, Kallichore, Helike, Carpo, Eukelade, Cyllene, Kore, Herse.

 

  • Weitere Monde: S/2000 J11, S/2003 J2, S/2003 J3, S/2003 J4, S/2003 J5, S/2003 J9, S/2003 J10, S/2003 J12, S/2003 J15, S/2003 J16, S/2003 J18, S/2003 J19, S/2003 J23, S/2010 J 1, S/2010 J2, S/2011 J1, S/2011 J2

 

 

Juno vor Jupiter
Künstlerische Darstellung der Raumsonde Juno vor Jupiter. Grafik: NASA.

 

Acht NASA-Raumsonden haben den Jupiter bisher besucht: Pioneer 10, Pioneer-Saturn, Voyager 1 und 2, Ulysses, Galilei, Cassini und New Horizons. Die Raumsonde Juno wird 2016 Jupiter erreichen und dem Planeten dabei näher kommen als andere Sonden zuvor. Sie wird erstmals die Polarregionen des Planeten und fotografieren und erforschen. Auch das Planeteninnere steht im Fokus. Die Mission lässt detailreiche neue Bilder und spannende neue Erkenntnisse erwarten. Bis dahin bleibt nur der Blick durch das Teleskop.

Jupiter selbst beobachten

Obwohl Jupiter etwa 5,2 Mal (5,2 Astronomische Einheiten) so weit von der Sonne entfernt ist wie unsere Erde, ist er dennoch ein auffälliges Objekt am Sternenhimmel. Mit dem bloßen Auge erscheint er heller als alle Fixsterne. Von den Planeten leuchtet nur noch Venus heller, wobei Jupiter häufig die gesamte Nacht beobachtbar ist und Venus nur um die Dämmerungen. Bereits im Fernglas kann man die vier Galileischen Monde als kleine helle Punkte erkennen. Manchmal werfen die grossen Monde Schatten auf den Planeten, was im Teleskop ab etwa 8 cm beobachtbar ist. Im Teleskop erscheint der Planet abgeplattet und Details des Wolkensystems sind erkennbar, insbesondere die äquatorialen Wolkenbänder.

Sabine Saurer