Cassini-Mission entdeckt eigene Atmosphäre des Saturnrings

Daten des Cassini-Raumfahrzeugs der NASA/ESA/ASI deuten darauf hin, dass das majestätische Ringsystem des Saturn eine eigene Atmosphäre hat, die von der des Planeten getrennt ist. Während seiner nahen Vorbeiflüge an dem Ringsystem konnten die Instrumente an Bord von Cassini ...

Daten des Cassini-Raumfahrzeugs der NASA/ESA/ASI deuten darauf hin, dass das majestätische Ringsystem des Saturn eine eigene Atmosphäre hat, die von der des Planeten getrennt ist.

Während seiner nahen Vorbeiflüge an dem Ringsystem konnten die Instrumente an Bord von Cassini bestimmen, dass das Umfeld um die Ringe einer Atmosphäre gleicht, die hauptsächlich aus molekularem Sauerstoff besteht. Diese Atmosphäre ähnelt sehr stark der der Jupiter-Monde Europa und Ganymede.

Die Entdeckung erfolgte durch zwei Instrumente an Bord von Cassini, beide mit europäischer Beteiligung: das Ionen- und Neutralmassenspektrometer (INMS) geht auf Forscher aus den USA und Deutschland zurück, während das Cassini-Plasmaspektrometer (CAPS) auf der Arbeit von Forschern aus den USA, Finnland, Ungarn, Frankreich, Norwegen und dem VK basiert.

Die Ringe des Saturn bestehen größtenteils aus Wassereis, gemischt mit kleineren Mengen Staub und Felsmaterial. Sie sind außergewöhnlich dünn: Obwohl sie einen Durchmesser von 250.000 Kilometer oder mehr haben, sind sie nicht mehr als 1,5 Kilometer dick. Trotz ihrer beeindruckenden Erscheinung bestehen die Ringe nur aus sehr wenig Material - würden die Ringe zu einem einzigen Körper komprimiert, hätten sie einen Durchmesser von höchstens 100 Kilometern.

Der Ursprung der Ringe ist unbekannt. Die Wissenschaftler waren einst der Meinung, dass die Ringe zur gleichen Zeit wie die Planeten entstanden sind und sich vor 4.000 Millionen Jahren aus wirbelnden Wolken von interstellarem Gas gebildet haben. Die Ringe erscheinen jetzt jedoch "jung", vielleicht nur mehrere hundert Millionen Jahre alt. Eine andere Theorie besagt, dass ein Komet sehr nah an den Saturn herangeflogen ist und dann durch Gezeitenkräfte auseinander gebrochen ist. Möglicherweise wurde einer der Saturnmonde von einem Asteroiden getroffen, der ihn in die Teile zerschmettert hat, die jetzt die Ringe bilden.

Obwohl der Saturn möglicherweise seit seiner Bildung Ringe hat, ist das Ringsystem nicht stabil und muss durch laufende Prozesse, wahrscheinlich das Auseinanderbrechen größerer Satelliten, regeneriert werden. Zunächst werden den Ringpartikeln durch ultraviolettes Sonnenlicht Wassermoleküle entzogen. Diese werden dann durch Photodissoziation in Wasserstoff sowie molekularen und atomaren Sauerstoff aufgespalten. Das Wasserstoffgas wird in den Weltraum abgegeben, der atomare Sauerstoff und sämtliches verbleibendes Wasser werden aufgrund der niedrigen Temperaturen in das Ringmaterial eingefroren, sodass eine Konzentration von Sauerstoffmolekülen hinterbleibt.

Dr. Andrew Coates, Forscher des CAPS vom Mullard Space Science Laboratory (MSSL) am University College London, erklärt: "Wenn Wasser aus den Ringen austritt, wird es durch das Sonnenlicht aufgespalten. Dabei entstehen Wasserstoff und atomarer Sauerstoff. Beides wird anschließend abgegeben, wobei molekularer Sauerstoff zurückbleibt. Das INMS sieht das neutrale Sauerstoffgas, CAPS sieht molekulare Sauerstoffionen und eine "Elektronenansicht" der Ringe. Diese repräsentieren die ionisierten Produkte dieses Sauerstoffs und einige zusätzliche Elektronen, die den Ringen durch das Sonnenlicht entzogen werden."

Dr. Coates ist der Ansicht, dass die Ringatmosphäre wahrscheinlich durch Gravitationskräfte und ein Gleichgewicht zwischen dem Verlust von Material aus dem Ringsystem und eine erneute Versorgung mit Material aus den Ringpartikeln aufrechterhalten wurde.

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