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Jupiter ist der gleichzeitig größte Planet im Sonnensystem. Er wurde benannt
nach Jupiter, dem Göttervater der römischen Mythologie. Jupiter hat ein 1400-mal
größeres Volumen als die Erde, aber eine nur 318-mal größere Masse. Demnach
entspricht seine Dichte etwa einem Viertel der Dichte der Erde. Er besteht eher aus dichten
Gasen als aus Metallen oder Gesteinen wie die Erde.
Jupiter ist durchschnittlich 5,2-mal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde. Er umrundet
die Sonne einmal in 11,9Jahren und benötigt nur etwa 9,9Stunden für eine Umdrehung
um seine Achse. Wegen dieser schnellen Rotation ist er stark abgeplattet, d.h., sein Durchmesser
ist am Äquator deutlich größer als an den Polen. Das ist mit Hilfe von Teleskopen
von der Erde aus zu erkennen. Jupiter rotiert nicht gleichmäßig, sondern in verschiedenen
Breiten (Abständen vom Äquator) unterschiedlich schnell. Sein gestreiftes Aussehen
beruht auf starken atmosphärischen Strömungen, die ihrerseits auf die verschieden
hohen Geschwindigkeiten zurückzuführen sind. Die Streifen oder Bänder sind wegen
der Färbung der Wolken in der Jupiteratmosphäre gut sichtbar. Berühmt ist der
rötliche oder ockerfarbene, ovale Große Rote Fleck, ein gigantischer Wolkenwirbel.
Seine Farben rühren von geringen Mengen chemischer Verbindungen her, die durch Einwirkung
von Ultraviolettstrahlung, elektrischen Entladungen (Gewittern) und thermischer Energie entstanden.
Einige dieser Verbindungen besitzen eine ähnliche Zusammensetzung wie die organischen
Moleküle, deren Bildung der Entstehung des Lebens in der frühen Erdgeschichte vorausging.
Einen enormen Fortschritt in der Erforschung des Planeten Jupiter ermöglichten 1979
die US-Raumsonden Voyager1 und 2. Von der Erde aus angestellte spektroskopische Beobachtungen
hatten zuvor gezeigt, dass der größte Teil der Jupiteratmosphäre aus molekularem
Wasserstoff H2 besteht, und zwar zu 87Prozent, wie man dann aus den Infrarotaufnahmen der Raumsonden
schließen konnte. Neben dem Wasserstoff enthält die Jupiteratmosphäre Helium,
das den größten Teil der restlichen 13Prozent ausmacht. Das Innere des Jupiters
muss im Wesentlichen dieselbe Zusammensetzung haben wie seine Atmosphäre; das folgert
man aus seiner geringen Dichte. Somit besteht dieser riesige Planet vor allem aus den beiden
leichtesten und gleichzeitig im Weltraum häufigsten Elementen; seine Zusammensetzung ähnelt
also derjenigen der Sonne oder anderer Sterne. Jupiter könnte also hervorgegangen sein
aus der direkten Kondensation eines Teiles des ursprünglichen solaren Nebels, d.h. der
großen Wolke aus interstellarem Gas und Staub, aus der sich vor rund 4,6Milliarden Jahren
das Sonnensystem bildete.
Der Aufprall von Bruchstücken des Kometen Shoemaker-Levy9 im Juli 1994 brachte weitere
Erkenntnisse. Die Einschläge erzeugten Turbulenzen in der Atmosphäre des Jupiters
und erhitzten Gas in seinem Inneren, das an die Oberfläche stieg. Durch Teleskope auf
der Erde und mit Hilfe von Raumsonden konnten zahlreiche Detailaufnahmen dieser Vorgänge
gewonnen werden. Auf spektroskopischem Weg analysierte man die Gase, um genauere Aufschlüsse
über die Beschaffenheit der Jupiteratmosphäre zu erhalten oder die bisherigen Kenntnisse
zu bestätigen.
Jupiter strahlt etwa doppelt soviel Energie ab, wie er durch die Sonneneinstrahlung aufnimmt.
Die Quelle dieser überschüssigen Energie ist vermutlich eine sehr langsame Kontraktion
des Planeten aufgrund der Gravitationswirkung. Wäre Jupiter rund 100-mal größer,
so hätte er genug Masse zum Zünden von Kernreaktionen, durch die die Energie in der
Sonne und den Sternen erzeugt wird.
Jupiters turbulente, von Wolken durchsetzte Atmosphäre ist wegen der Energieabgabe kalt.
Aufgrund des hohen Wasserstoffanteils enthält sie auch Wasserstoffverbindungen wie Methan,
Ammoniak und Wasser. Periodische Temperaturschwankungen in der oberen Jupiteratmosphäre
bewirken ein Muster von wechselnden Winden (ähnlich denen im äquatorialen Bereich
der Erdatmosphäre). Photographische Aufnahmen der Wolkenänderungen deuten auf Entstehen
und Verschwinden gigantischer Wirbelsturmsysteme hin. Neue Einsichten verspricht man sich von
meteorologischen Daten, die die Raumsonde Galileo im Dezember 1995 bei ihrem "Rendezvous"
mit Jupiter lieferte.
Bei der niedrigen Temperatur in der oberen Jupiteratmosphäre (-125°C) liegt Ammoniak
in festem Zustand vor und bildet weiße Zirruswolken"; diese sind auf vielen
Photographien zu erkennen, die die Voyager-Raumsonden zur Erde funkten. In geringerer Höhe
kann Ammoniumhydrogensulfid kondensieren. Die Wolken dieser Verbindung, gefärbt durch
andere Verbindungen, könnten zu der verbreiteten gelbbraunen Wolkenschicht beitragen.
Die Temperatur an deren Obergrenze beträgt rund -50°C, und der atmosphärische
Druck ist hier doppelt so hoch wie auf der Erde in Meereshöhe. Durch Lücken in der
Wolkenschicht des Jupiters entweicht Strahlung in den Weltraum; sie stammt aus einem Gebiet,
in dem die Temperatur Werte von etwa 17°C erreicht. Noch tiefer liegend entdeckte man mit
Hilfe von Radioteleskopen wärmere Regionen, die die Wolken durchdringende Strahlung absorbieren.
Der Druck im Inneren des Jupiters könnte so hoch sein, dass der Wasserstoff zuerst flüssig
geworden ist und dann einen metallähnlichen, elektrisch gut leitenden Zustand angenommen hat.
Jupiters Magnetfeld hat seinen Ursprung in diesen innersten Regionen. An seiner Oberfläche
ist es 14-mal stärker als das Erdmagnetfeld. Dieses Magnetfeld ist für die gewaltigen
Strahlungsgürtel verantwortlich; in ihnen sind geladene Teilchen eingeschlossen, die den
Planeten in einem Abstand bis zu zehn Millionen Kilometern umrunden.
Man kennt heute 16 Satelliten bzw. Monde des Jupiters. Die vier größten wurden
1610 von Galileo Galilei entdeckt. Man benannte sie nach mythologischen Gestalten, und zwar
nach den Geliebten des Göttervaters Jupiter (bzw. Zeus in der griechischen Götterwelt):
Io, Europa, Ganymed und Callisto. Die später entdeckten Jupitermonde erhielten ihre Namen
nach derselben Tradition. Neuere Beobachtungen ergaben, dass die mittleren Dichten der größten
Monde demselben Trend folgen wie die Planetendichten im Sonnensystem. Die dem Jupiter nahen
Monde Io und Europa haben eine hohe Dichte und bestehen aus Gestein (ähnlich den inneren
Planeten im Sonnensystem). Ganymed und Callisto, in größerem Abstand vom Jupiter,
bestehen weitgehend aus Wassereis und haben geringere Dichten.
Callisto ist beinahe so groß wie der Planet Merkur, und Ganymed ist größer
als dieser. Die Eiskrusten beider Monde sind von zahlreichen Kratern übersät, den
Spuren von Einschlägen. Wahrscheinlich prallten Kometenkerne auf, ähnlich dem Beschuss
von Asteroiden, der auf dem Mond der Erde viele Krater hinterließ. Im Gegensatz dazu
ist die Oberfläche des Jupitermondes Europa sehr glatt. Offensichtlich ist er von einer
Schicht aus Wassereis überzogen, wie Aufnahmen der Raumsonde Galileo 1998 bestätigten.
Das Wasser stieg wahrscheinlich nach der Epoche des Bombardements an die Oberfläche und
bildete riesige kontinentale Eisplatten - unter dem Eis könnte sich eine Art Schneematsch
oder sogar flüssiges Wasser befinden. Gestützt wird diese Annahme durch dunkle Spalten,
die zwischen den Eisplatten erkennbar sind. Einer Hypothese zufolge schwimmen die Eisplatten
auf dem möglicherweise flüssigen Wasser, ähnlich wie die Kontinentalplatten
der Erde auf dem Erdmantel.
Bemerkenswert unter den Jupitermonden ist auch Io. Seine bizarr gezeichnete Oberfläche
zeigt gelbliche, braune und weiße Gebiete sowie schwarze Teile. Io wird von vulkanischen
Vorgängen erschüttert. Diese rühren von der Gezeitenwirkung infolge der häufigen
nahen Vorbeiflüge des Mondes Europa her. Zusätzlich steht Io unter der sehr starken
Gravitationseinwirkung von Jupiter, wobei stetig Partikel aus Ios Atmosphäre entrissen
werden.
Man konnte den Ausbruch von zehn Vulkanen erkennen, als die Raumsonden Voyager 1979 den Planeten
Jupiter passierten. Bei diesen vulkanischen Vorgängen tritt Schwefeldioxid (SO2) aus und
kondensiert an der Oberfläche, wobei sich eine örtlich begrenzte, nur vorübergehend
existierende Atmosphäre bildet. Die weißen Gebiete auf dem Mond Io bestehen aus
festem Schwefeldioxid, und die übrigen Farbflächen sind vermutlich auf andere Schwefelverbindungen
zurückzuführen.
Die restlichen Jupitermonde sind sehr viel kleiner und weniger gut erforscht als die vier Galilei'schen
Monde. Die acht äußeren Monde bilden zwei Gruppen zu je vier Monden und könnten
Himmelskörper sein, die beim Vorbeiflug durch die Gravitationswirkung des Jupiters eingefangen
wurden.
Nahe beim Planeten Jupiter entdeckte man mit Hilfe der Raumsonde Voyager ein dünnes Ringsystem.
Das Material in diesen Ringen wird offensichtlich ständig erneuert, denn es bewegt sich
nach innen zum Planeten hin. Es könnte durch den Zerfall kleiner Brocken entstehen, die
sich innerhalb der Ringe bewegen. Der Jupitermond Metis befindet sich gerade an der Außengrenze
dieser Ringe und könnte eine der Quellen für deren Material sein.