Wie entstand der große Saturnring?

  • 08. August 2005


Wie entstand der große Saturnring?

Der CASSINI-Staubdetektor enthüllt, wie Saturns so genannter E-Ring mit Mikrometeoriten gespeist wird.

Am 14. Juli 2005 hat sich die Raumsonde CASSINI der Oberfläche des Saturnmondes Enceladus bis auf 175 Kilometer genähert. Das ermöglichte es erstmals, die Staubverteilung tief innerhalb des Schwerkraftbereiches dieses Eismondes direkt zu untersuchen. Danach wird ein bedeutender Anteil der Staubteilchen wahrscheinlich durch Eisvulkane in der Südpolregion des Mondes Enceladus erzeugt. Während ein Teil des freigesetzten Staubes eine Wolke um den Mond selbst bildet, speisen die übrigen Staubteilchen den E-Ring des Planeten. Die Messungen wurden mit dem HRD-Sensor des "Cosmic Dust Analysers" (CDA) unter Leitung von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg durchgeführt. Planung und vorläufige Auswertung der Messungen beruhen auf Modellen, die an der Universität Potsdam entwickelt wurden.

Der größte Planetenring in unserem Sonnensystem, der E-Ring vom Saturn, ist nicht nur wegen seiner riesigen Ausdehnung bemerkenswert. Erstaunlich ist auch, dass er - gemäß bisheriger optischer Messungen - überwiegend aus etwa gleich großen Eisteilchen mit einem Radius von 0,3 bis 2 Mikrometer besteht, obwohl die Quelle des Rings, der Eismond Enceladus, auch wesentlich größere Teilchen in den Ring einspeist. Die Massenverteilung des Ringes muss daher eng mit der Dynamik der Ringteilchen verbunden sein, die man sich bisher jedoch nicht erklären konnte. Eine direkte Messung der Eisteilchen in der Nähe von Enceladus versprach daher ein besseres Verständnis der komplexen Natur dieses Ringes.

Für die Auswertung der CASSINI-Messdaten war es vorteilhaft, dass der HRD-Sensor ("High Rate" Detektor der University Chicago) nur Teilchen detektieren kann, die größer sind als die typischen E-Ring-Teilchen von ungefähr einem Mikrometer Durchmesser. Die bisherige Analyse der Daten ergab, dass Teilchen, die größer als zwei Mikrometer sind, sich in zwei Gruppen einteilen lassen: Zum einen in größere Teilchen, die einen schmalen Ring entlang der Enceladus-Bahn um den Saturn bilden, und zum anderen gerade entstandene Teilchen, die eine Staubwolke über der dem Südpol des Mondes formen.

Abb. 1: Der Saturnmond Enceladus, aufgenommen mit dem NASA-Raumsonde CASSINI. (Bild: NASA/JPL)

Bemerkenswert ist, dass die Daten nur schwache Hinweise auf Staubteilchen liefern, die durch Einschläge von interplanetaren Staubteilchen oder durch das Auftreffen von Ringteilchen auf der Oberfläche des Mondes erzeugt werden. Ein solcher Mechanismus wurde zuvor mit dem Staub-Sensor der GALILEO-Sonde für die Galileischen Monde des Jupiters nachgewiesen. Vielmehr stimmen die Messungen sehr gut mit der Annahme überein, dass der Ring durch Staubteilchen aufgefrischt wird, die durch Eisvulkane in der Südpolregion erzeugt werden, die bei den Beobachtungen bereits durch eine erhöhte Oberflächentemperaturen aufgefallen war.

Mit den neuen Messungen von CASSINI ist nun zumindest in groben Zügen geklärt, auf welche Weise die Teilchen entstehen, die den E-Ring des Saturns bilden.

Abb. 2: Vergleich zwischen der Einschlagsrate auf den HRD-Sensor (Diamanten) an Bord von CASSINI und einer numerischen Simulation der Staubhülle um den Saturnmond Enceladus. Hierbei wurde sowohl ein Modell mit einer zusätzlichen Quelle in der Südpolregion des Mondes (durchgezogene Linie) als auch eine Staubhülle, welche ausschließlich durch Einschläge auf die Mondoberfläche gebildet wird (gestrichelte Linie), gerechnet. Die gute Übereinstimmung zwischen dem ersten Modell und den Daten deutet auf die Existenz einer Staubquelle am Südpol des Mondes hin. (Bild: Max-Planck-Institut für Kernphysik)

Quelle: MPG \[SK/AT\]

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