Regnende Ringe

Und noch ein seltsames Phänomen verbindet den Saturn und seine Ringe: Zusätzlich zu den Sturmbändern in seiner Atmosphäre gab es noch weitere, vor allem im Infrarot auffallende Bandstrukturen auf der Planetenoberfläche. Normalerweise müsste die obere Atmosphäre des Saturn im Infrarotlicht relativ gleichmäßig leuchten. Denn die in ihr enthaltenen Gase werden durch die energiereichen Teilchen des Sonnenwinds ionisiert, was Infrarotstrahlung freisetzt.

Die roten Streifen in dieser Infrarotaufnahme des Saturn entstehen durch die Sturmbänder, das grüne Leuchten jedoch ist die obere Atmosphäre - und sie ist weniger gleichmäßig als man dachte. © NASA/JPL/ University of Arizona

Rätselhafte Infrarot-Bänder

Doch im Gegensatz zu der Ionosphäre der Erde oder beispielsweise des Jupiter gibt es bei Saturn Bereiche starker und weniger intensiver Strahlung. Schon länger hatten Forscher die Vermutung, dass diese Bänder irgendwie mit den Ringen des Planeten zusammenhängen müssen. Wie, blieb aber lange ungeklärt.

Im Frühjahr 2013 dann liefern Forscher um James O’Donoghue von der University of Leicester eine Erklärung für dieses Phänomen: Basierend auf Beobachtungen mit den Teleskopen des Keck-Observatoriums auf Hawaii stellten sie fest, dass es tatsächlich eine Wechselwirkung zwischen den Ringen und diesen Bändern gibt.

Vor allem die kleinen Eispartikel in den Ringen können sich demnach durch Kollisionen untereinander oder durch Einfluss des Sonnenwinds aufladen. Mikroskopisch kleine, geladene Teilchen aber reagieren in einem Magnetfeld auf bestimmte Weise: Sie bewegen sich entsprechend der Lorentz-Kraft um eine magnetische Feldlinie herum.

Geladene Wassermoleküle strömen in Bögen von den Ringen in die obere Atmosphäre des Saturn. © NASA/JPL-Caltech/ Space Science Institute/ University of Leicester

In Spiralen um die Feldlinien

Genau dies passiert auch bei den geladenen Eispartikeln der Saturnringe: Sie kreisen um die Feldlinien und wandern dabei an ihnen entlang. Im Bogen treffen sie so auf die Planetenatmosphäre und beeinflussen dort die Ionisation. Überall dort, wo ein Strom solcher Ringteilchen auftrifft, wird die Ionisation verringert und es erscheint ein dunkleres Band in der Infrarotansicht. Je nach Ursprung der Teilchen ändert sich auch die Position ihres des Auftreffens – je weiter außen der Ring liegt, aus dem sie stammen, desto weiter nördlich und südlich landen sie.

Die Bänder sind damit gewissermaßen Schatten der Ringe oder, wie es die Forscher ausdrücken: Die Ringe regnen in die Saturnatmosphäre. Ob allerdings dieses Wasser als einzelne Ionen zum Saturn transportiert wird oder als geladene Eiskörnchen, ist noch nicht geklärt. Klar scheint damit allerdings, dass die Ringe des Saturn durch diese Erosion ständig an Material verlieren.

Ursprung der Ringe bis heute umstritten

Dieser Fund könnte damit auch wertvolle Hinweise auf eine bis heute umstrittene und noch immer nicht eindeutig geklärte Frage liefern: Wie entstanden die Ringe des Saturn? Im Augenblick stehen sich dazu zwei Hypothesen gegenüber: Nach der einen sind die Ringe relativ jung, möglicherweise erst rund 100 Millionen Jahre alt. Gebildet wurden sie aus den verstreuten Trümmern eines oder mehrerer frühere Saturnmonde, die durch Zusammenstöße und Meteoriteneinschläge auseinanderbrachen.

Vertreter der anderen Theorie halten es dagegen für wahrscheinlicher, dass das Ringmaterial ein Relikt aus der Frühzeit der Planetenentstehung ist: Die mehrere Milliarden Jahre alten Staub- und Eisbrocken könnten übriggeblieben sein, als die Planeten und Monde sich aus der großen Staub- und Gasscheibe des Sonnensystems herausbildeten. Der einst extrem massereiche Ring könnte dann im Laufe der Zeit erodiert und immer dünner und lückenhafter geworden sein.

Welches dieser beiden Szenarien stimmt, ist bisher offen. Auch die Cassini-Sonde lieferte hier bisher widersprüchliche Daten.

Nadja Podbregar
Stand: 23.09.2016