Saturnringe sind älter als bisher angenommen [27. Aug.]

Der Saturn ist für viele Menschen einer der schönsten und majestätischsten Planeten des Sonnensystems. Sein ausgeprägtes Ringsystem (Abb. 1 und 2), das bereits in kleinen Teleskopen beobachtbar ist, ist einzigartig unter den Planeten.

Wie alt sind die Saturnringe?
Die Ringe des Saturn bestehen aus Wassereis und enthalten rund 5 Prozent Gestein, das aus dem kontinuierlichen Bombardement der Ringe durch interplanetare Mikrometeorite stammt [2a].
Bisher hatte man angenommen, dass sich die Saturnringe während der letzten etwa Hundert Millionen Jahre gebildet haben und aus Material wie beispielsweise Resten zerstörter Saturnmonde (akkumuliertes Material) bestehen.

Abb. 1   Das Ringsystem des Saturn-Ringe
© CICLOPS, JPL, ESA, NASA

Beobachtungen der Cassini-Sonde [1], die sich seit dem Jahr 2004 in einem Orbit um den Planeten Saturn befindet, widersprechen dieser Theorie. Cassini maß mithilfe eines an Bord befindlichen Detektors die Rate, mit der Staub aus Bereichen außerhalb des Planeten in das Saturnsystem hineinfällt und dieses sozusagen „verunreinigt“.

Aufgrund der neuen Ergebnisse scheinen die Saturnringe eine wesentlich ältere Vergangenheit zu besitzen und bereits seit rund 4,4 Milliarden Jahren zu existieren. Somit hätten sich die Saturnringe kurz nach der Entstehung des Saturns selbst gebildet.

Wissenschaftler der Universität von Colorado fanden mithilfe der Cassini-Daten heraus, dass die Saturnringe nur zu einem geringen Anteil aus akkumuliertem (aufgesammeltem) Material bestehen [2]. Nach gängigen Modellen sollten alte Planetenringe aufgrund des dunklen Aussehens von Staubpartikeln bereits sehr dunkel und „schmutzig“ erscheinen, da sie in der Vergangenheit Material aus anderen Bereichen des Sonnensystems aufgesammelt haben (das dem Saturnsystem zu nah kam).

Abb. 2 Detailaufnahme des Saturn-Ringsystems
© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Kempf, einer der beteiligten Wissenschaftler, erklärte bei der Vorstellung der Ergebnisse am 15. August, dass die Saturnringe während der letzten etwa sieben Jahre lediglich 140 (Staub)Teilchen* außerhalb des direkten Einflussbereiches des Planeten aufgesammelt haben, die eine Verschmutzung der Ringe hätten verursachen können. Die gemessene Rate neuer (Staub)Teilchen in den Saturnringen von lediglich 20 Teilchen pro Jahr ist rund 40 mal geringer als vermutet und führt zu der Annahme, dass es im Bereich des Saturns „weniger staubig“ ist als angenommen oder es länger dauert bis die Ringe „verschmutzen“.

Die von Cassini gemessenen Staubteilchen scheinen allesamt aus Regionen außerhalb des Kuiper-Rings [3] zu stammen. Dort halten sich eisige Objekte wie der ehemals als Planet klassifizierte Pluto [3] auf.

Die neuen Ergebnisse stützten die Theorie, dass die Saturnringe sehr alt sind, etwa 4,4 Milliarden Jahre. Damit wären die Ringe mindestens drei bis zehn mal älter als bisher angenommen. Das hohe Alter der Ringe wird von der gemessenen Häufigkeit von Wassereis innerhalb des Ringssystems gestützt. Wassereis ist dort in so großen Mengen vorhanden, dass als Lieferant hierfür lediglich Kometen in Frage kommen; Kometen waren in der Frühphase des Sonnensystems wesentlich häufiger unterwegs als wir es gegenwärtig erleben. Daher kann nur ein hohes Alter der Ringe die großen Mengen von Wassereis in den Saturnringen erklären.

Dennoch sind einige Forscher der Meinung, dass sich die Saturnringe viel später gebildet haben, beispielsweise aufgrund eines oder mehrerer durch Gravitationseffekte zerstörte Monde oder ein bisher unbekannter „Recycling-Prozess“ für ihr „sauberes“ Aussehen verantwortlich ist. Allerdings hält Kempf dagegen, dass die Zerstörung eines Mondes der Größe von Mimas [3] zu einem wesentlich höheren Anteil von Gestein innerhalb der Saturnringe haben müsste.

Die Cassini-Sonde hat auch zu anderen spektakulären Ergebnissen innerhalb des Saturn-Systems beigetragen wie beispielsweise
- Spiralmuster innerhalb der Ringe sowie Helligkeitsänderungen, insbesondere des D-Rings, die darauf hindeuten, dass das Ringsystem im Jahr 1983 und 2011 durch ein wichtiges Ereignis gestört wurde;
- „Propeller“ innerhalb der Ringe; dabei handelt es sich um gravitative Störungen durch Körper oder Kleinstmonde (moonlets mit Durchmessern von einige Hundert Metern) innerhalb des Ringsystems und
- jetartige Strukturen, die wahrscheinlich durch die Kollision von moonlets entstehen.

Im Bereich der Saturnmonde machte Cassini folgende Entdeckungen:
- die Bewegung von Wolken über dem Bereich im Norden gelegener Kohlenwasserstoff-Seen des Saturnmondes Titan [3];
- 101 unterschiedliche Geysire auf dem Saturnmond Enceladus [3] und
-  extrem salzhaltige Ozeane innerhalb des Mondes Titan.

Mit der Planung weiterer Messungen im Ringsystem des Saturn warten die beteiligten Wissenschaftler auf die Verteilung finanzieller Mittel ab September 2014. Sie hoffen auf eine Verlängerung der Cassini-Mission bis zum Jahr 2017; dann soll die Sonde spektakuläre Loops zwischen dem Ringsystem und dem Saturn selbst ausführen. Cassini soll in diesem Zeitraum erstmals zur Bestimmung der Masse der Saturnringe beitragen und am Ende der Mission in die Saturnatmosphäre stürzen.

Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns unter kontakt@ig-hutzi-spechtler.eu

Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter

Quellenangaben:

[1] Information zur Cassini-Sonde
www.nasa.gov/mission_pages/cassini

[2] Nature, Aug 19, 2014

[2a] Kempf, S., et al., Planetary Rings Workshop, Boulder, Colorado, Aug 13-15, 2014

[3] Mehr Information über Objekte des Sonnensystems
www.wikipedia.de

* Mikrometeorite mit Durchmessern größer als 2 m

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