Saturn - Forschung

von Emil Khalisi

Von allen Planeten des Sonnensystems gehöhrt der Saturn zweifellos zu den geheimnisvollsten. Umgeben von majestätisch wirkenden Ringen und begleitet von einer Armee an Satelliten, beschäftigt er die Forscher seit eh und je. Nach Galileos Beobachtung dauerte es mehrere Jahrhunderte, bis man die Ringe richtig gedeutet hat (s. Abschnitt zur Geschichte). Noch immer wird daran geforscht.

Sie stellen sich nämlich als sehr dynamisch heraus und ändern sich auf sämtlichen Zeitskalen zwischen wenigen Tagen und 100 Millionen Jahren. Ihr Ursprung ist nicht genau geklärt, denn zwei konkurrierende Theorien stehen sich gegenüber: Zum einen kann ein Mond oder großer Komet im Gezeitenfeld des Saturn zerbröselt sein; dies würde ein recht junges Alter zur Folge haben (Bild rechts). Zum anderen können sie ein Überbleibsel der Planetenentstehung sein, so dass sie schon seit Jahrmilliarden vorhanden sind. Der Mechanismus, der sie zusammenhält, ist nämlich immer noch unklar. Die Analyse von verschiedenen Ringregionen ergab, dass diese unterschiedlicher Herkunft sein können. Eine dritte Möglichkeit ist, dass die Ringe durchaus recht alt sind (viele Milliarden Jahre), aber aufgrund irgendeines Prozesses "erneuert" werden. Um dies zu beurteilen, sind die Zu- und Abflußraten des Ringmaterials nicht genau genug bekannt. Hier ist also das letzte Wort noch nicht gesprochen. 

Modellierungsversuche der Wechselwirkung von Ringteilchen und Monden offenbaren Myriaden von Strukturen, die von der Cassini-Sonde tatsächlich beobachtet wurden: Gravitationsbedingte Klumpen, die nur temporär existieren, wie auch Turbulenzen, die "Wakes" genannt werden. Hier spielt sogar die Selbstgravitation innerhalb des Rings eine bedeutende Rolle. Die Wakes legen dar, dass ein Gleichgewicht zwischen gravitativer Anziehung und einer Verscherung auf dem Kepler-Orbit entsteht. Die Akkretion wie auch die Fragmentation sind wichtige Bestandteile der Ringentwicklung.

Das Magnetfeld des Saturn unterscheidet sich von demjenigen der anderen Planeten. Die Rotations- und Dipolachse sind fast identisch (Neigung kleiner als 1°) -- dies ist im Planetensystem einmalig. Die Magnetosphäre ist viel komplexer aufgebaut, als man nach den Voyager-Vorbeiflügen geglaubt hat. Man fand eine "Ring-Ionosphäre", die von Wasserionen des eisigen Materials bestimmt wird. Innerhalb des sehr schwachen D-Rings knapp über den Wolken existiert ein kürzlich entdeckter Strahlungsgürtel. Der Sonnenwind und die geneigte Stellung des Planetenäquators (Ringebene) sorgen für eine schüsselförmige Plasmasheet. Interessanterweise beeinflußt auch Titan mit seiner Atmosphäre das Saturn-eigene Plasma, das mit dem Sonnenwind zusammentrifft. An den Polen gibt es eine Strahlung im Kilohertzbereich, die mit Polarlichtern zusammenhängt. Viele Details in diesem Wechselspiel sind noch nicht verstanden und werden erforscht.

Der Mond Titan stand bei allen Raumfahrtmissionen zum Saturn im Mittelpunkt der Forschung. Die Neugier der Wissenschaftler war so groß, dass ihm sogar ein eigener Lander gewidmet wurde: Das Modul Huygens stieg durch die Atmosphäre hinab, machte chemische und meteorologische Messungen und funkte 1 Bild von der Oberfläche zur Erde zurück. Die kieselsteinartigen Brocken scheinen aus Eis und Kohlenwasserstoffen zu bestehen. Einschlagkrater scheint es nur wenige zu geben, ebenso sind die Höhenunterschiede auf dem Mond relativ gering: mehr als 150 Meter sind selten. Ferner werden jahreszeitliche Temperaturschwankungen vermutet, die aber einen sehr asymmetrischen Verlauf nehmen. Der Zyklus dauert 15 Jahre, einen halben Saturnorbit.

Nicht zuletzt stellt sich die Frage, warum der Ringplanet solch eine Menge an vielgestaltigen Monden um sich herum sammeln konnte. Während bei Jupiter nur die vier Galileischen Monde herausragen, sind die Satelliten des Saturn zwar deutlich kleiner, doch jeder von ihnen wirbt mit seiner Einzigartigkeit. Sofern es in Zukunft eine neue Mission dorthin geben sollte, werden Titan und Enceladus mit hoher Wahrscheinlichkeit einen eigenen Lander bekommen.

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