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Räuber-Beute-Beziehung in den Saturnringen

Erstellt von: Dr. Rainer Kayser | | Forschung und neue Erkenntnisse

In den Ringen des Planeten Saturn geht es turbulent zu: Ständig entstehen und vergehen bis zu zwei Kilometer große Verdichtungen. Die Entwicklung der Klumpen folge dabei einer klassischen Räuber-Beute-Beziehung, so ein Team amerikanischer Planetenforscher. Mitunter können Verdichtungen aber auch ihrer Auflösung entgehen und neue, kleine Monde formen, die dann mehrere Millionen Jahre überleben, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt "Icarus".

"Früher dachten wir, dass die Saturnringe ein ruhiger, gemütlicher Ort sind, an dem nicht viel passiert", sagt Larry Esposito von der University of Colorado in Boulder. Doch Messungen der amerikanischen Raumsonde Cassini haben gezeigt, dass die Zentimeter bis mehrere Meter großen Ringteilchen in ständiger Bewegung sind. Sie bilden mehrere hundert Meter große Verdichtungen, die über Stunden bis hin zu Monaten anwachsen können und sich dann wieder auflösen. Eine wichtige Rolle bei diesem Prozess spielen die Saturnmonde Mimas und Prometheus, die mit ihrer Schwerkraft die Ringteilchen zueinander treiben und so die Bildung der Klumpen auslösen.

Esposito und seine Kollegen präsentieren nun Computersimulationen der Klumpenbildung in den Saturnringen. Der Prozess verläuft, so zeigen die Forscher, ähnlich dem ökologischen Zyklus einer Räuber-Beute-Beziehung. Esposito vergleicht die Klumpen mit einer Population von Kaninchen, die von Füchsen in Schach gehalten wird: Vermehren sich die Kaninchen, so gibt es auch mehr Füchse - diese fressen mehr Kaninchen, ihre Anzahl sinkt und damit verkleinert sich auch wieder die Zahl der Füchse.

Die Rolle der Beute übernimmt in diesem Modell die Größe der Verdichtungen, die Geschwindigkeit der Ringteilchen in der Umgebung ist der Räuber. Durch das Anwachsen eines Klumpens erhöhen sich seine Anziehungskraft und damit auch die Geschwindigkeit der Teilchen in seiner Umgebung. Ab einer Größe von etwa einem Kilometer ist diese Geschwindigkeit so groß, dass auftreffende Partikel nicht mehr absorbiert werden, sondern zur Zerstörung des Klumpens führen. Die Verdichtungen bilden so ein zyklisch schwankendes System ähnlich der gekoppelten Populationen von Kaninchen und Füchsen.

Ab und an können Klumpen in ihrem Inneren so dicht werden, dass sie nicht mehr so leicht durch einschlagende Partikel zerfallen. Dieser Prozess kann, so Esposito und seine Kollegen, die Entstehung so genannter "Moonlets", einige hundert Meter großer Mini-Monde, die ihre Bahnen im Inneren der Saturnringe ziehen, erklären. Die kleinen Monde können mehrere Millionen Jahre bestehen bleiben, bevor sie durch größere Kollisionen wieder zerstört werden.

Quelle: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103511003812