Saturn verliert schnell seine Ringe. Sie könnten innerhalb von 100 Millionen Jahren verschwunden sein
Es ist fast vierzig Jahre her, seit der Reisen 1und2 Missionen besuchten das Saturn-System. Als die Sonden an dem Gasriesen vorbeiflogen, konnten sie einige atemberaubende, hochauflösende Bilder der Atmosphäre des Planeten, seiner vielen Monde und seines ikonischen Ringsystems aufnehmen. Darüber hinaus zeigten die Sonden auch, dass Saturn seine Ringe langsam verlor, mit einer Geschwindigkeit, die sie in etwa 100 Millionen Jahren verschwinden lassen würde.
In jüngerer Zeit wurde die CassiniOrbiter besuchte das Saturnsystem und verbrachte über 12 Jahre damit, den Planeten, seine Monde und sein Ringsystem zu studieren. Und nach neue Forschung beyogen aufCassinisDaten, es scheint, dass Saturn seine Ringe mit der maximalen Rate verliert, die von derReisenMissionen. Laut der Studie werden die Ringe des Saturn vom Gasriesen mit einer Geschwindigkeit verschlungen, die bedeutet, dass sie in weniger als 100 Millionen Jahren verschwunden sein könnten.
Die Studie, die kürzlich in der Zeitschrift erschienen ist Ikarus ,wurde James O’Donoghue vom Goddard Space Flight Center der NASA geleitet und umfasste Mitglieder des NASA Jet Propulsion Laboratory, der Zentrum für Weltraumphysik , der Space Research Corporation, der University of Leicester und dem University College London.
Künstlerische Illustration des großen Finales der Cassini-Sonde. Bild: NASA/JPL/CalTech
Nach den Daten derReisenSonden 1980 und 1981 werden eisige Teilchen aus den Saturnringen von der Schwerkraft des Planeten angezogen, nachdem sie dem Magnetfeld des Saturn ausgesetzt wurden – was sie in einen staubigen „Ringregen“ in der oberen Atmosphäre des Saturn verwandelt. Aber wie James Donahue in einem kürzlich erschienenen NASA Pressemitteilung , kann die Situation schlimmer sein als ursprünglich vermutet:
„Wir schätzen, dass dieser ‚Ringregen‘ in einer halben Stunde eine Menge Wasserprodukte aus den Saturnringen ableitet, die ein olympisches Schwimmbecken füllen könnten. Allein dadurch wird das gesamte Ringsystem in 300 Millionen Jahren verschwunden sein, aber addieren Sie dazu das von der Cassini-Raumsonde gemessene Ringmaterial, das in den Äquator des Saturn fallen konnte, und die Ringe haben weniger als 100 Millionen Jahre zu leben. Das ist relativ kurz, verglichen mit dem Alter von Saturn von über 4 Milliarden Jahren.“
Cassiniuntersuchten den Verlust von Saturns Ringmaterial als Teil seiner Großes Finale , wo die Raumsonde ihren verbleibenden Treibstoff verbrauchte, um 22 Umlaufbahnen zwischen Saturn und seinen Ringen durchzuführen. Dies war eine bedeutsame Errungenschaft, da die Cassini-Flotte dorthin ging, wo sich noch keine Raumsonde getraut hat, und nicht einmal dafür ausgelegt war, in dieser Umgebung zu fliegen.
Nichtsdestotrotz,Cassinikonnte Informationen erhalten, die bestätigten, was dieReisenSonden, die vor Jahrzehnten beobachtet wurden, und lösen ein uraltes Rätsel um die Saturnringe. Im Grunde haben sich Wissenschaftler lange gefragt, ob Saturn mit seinen Ringen gebildet oder später im Leben erworben wurde. Diese neue Forschung deutet darauf hin, dass es sich wahrscheinlich um das letztere Szenario handelt und dass Saturn sie erst vor relativ kurzer Zeit in seiner Geschichte erworben hat.
Die Raumsonde Cassini der NASA im Orbit um Saturn. Credits: NASA/JPL-Caltech
Laut ihrer Studie schätzten O'Donahue und seine Kollegen, dass das Ringsystem des Saturn wahrscheinlich nicht älter als 100 Millionen Jahre ist, da es so lange dauern würde, bis der C-Ring so dicht wie der B-Ring ist es ist heute. In dieser Hinsicht, O’Donoghue erklärt , die Menschheit hat das Glück, zu einer Zeit da zu sein, als die Ringe noch da waren:
„Wir haben das Glück, das Ringsystem des Saturn zu sehen, das sich in der Mitte seines Lebens zu befinden scheint. Wenn Ringe jedoch nur vorübergehend sind, haben wir vielleicht nur die riesigen Ringsysteme von Jupiter, Uranus und Neptun verpasst, die heute nur noch dünne Ringellocken haben!“
Wie bereits erwähnt, kamen die ersten Andeutungen von „Ringregen“ von derReisenMissionen, die aus Beobachtungen von drei scheinbar unabhängigen Phänomenen resultierten. Dazu gehörten Variationen in der elektrisch geladenen Ionosphäre des Saturn, Dichtevariationen in den Saturnringen und schmale dunkle Bänder, die die nördlichen mittleren Breiten der Planeten umgeben.
1986 veröffentlichte Jack Connerney – ein Forscher des Goddard Space Center der NASA und Co-Autor der jüngsten Studie – eine Forschungsbericht die diese dunklen Bänder mit der Form des Saturn-Magnetfelds verband. Kurz gesagt schlug er vor, dass elektrisch geladene Eispartikel aus den Saturnringen unsichtbare Magnetfeldlinien entlang flossen und sich als Wasser in der oberen Atmosphäre des Saturn ablagerten.
Einige der Ergebnisse aus Cassinis Großem Finale. Credits: NASA/JPL-Caltech
Diese Teilchen, so Connerney, wurden entweder durch die UV-Strahlung der Sonne oder durch Plasmawolken, die von Mikrometeoroiden verursacht wurden, die die Ringe beschossen, elektrisch aufgeladen. Sobald dies geschieht, würden die Teilchen die Anziehungskraft des Saturn-Magnetfelds spüren und würden von der Schwerkraft des Saturn entlang Feldlinien angezogen, die sie in der oberen Atmosphäre ablagern würden.
Diese Eispartikel würden dann verdampfen und chemisch mit der Ionosphäre des Saturn wechselwirken, was dazu führen würde, dass der Dunst in der Stratosphäre weggespült wird. Diese Bereiche würden im reflektierten Licht dunkler erscheinen, wodurch das Aussehen dunkler Bänder in der Saturnatmosphäre entsteht. Ein weiteres Ergebnis wäre eine verlängerte Lebensdauer der elektrisch geladenen Teilchen, die als H3+-Ionen bekannt sind (die aus drei Protonen und zwei Wahlen bestehen).
Durch das Vorhandensein dieser Ionen konnten O’Donoghue und sein Team Connerneys Theorie bestätigen. Mit dem Keck-Teleskop konnte das Team diese Ionen auf der Nord- und Südhalbkugel des Saturns beobachten, da sie im Infrarotspektrum leuchten (was passiert, wenn sie mit Sonnenlicht interagieren). Diese Bänder wurden an Stellen beobachtet, an denen die magnetischen Feldlinien, die die Ringebene schneiden, in den Planeten eindringen.
Anschließend analysierten sie das Licht, um die Regenmenge zu bestimmen, die mit der Ionosphäre des Saturn interagiert, was darauf hindeutet, wie viel Eispartikel aus den Saturnringen gezogen wurden. Sie fanden heraus, dass es mit den hohen Werten übereinstimmte, die Connerney und seine Kollegen in ihrer Studie von 1986 ermittelt hatten.
Saturnmond Enceladus driftet vor den Ringen und dem winzigen Mond Pandora in dieser Ansicht, die die NASA-Raumsonde Cassini am 1. November 2009 aufgenommen hat, Credits: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Das Team entdeckte auch ein leuchtendes Band auf einem höheren Breitengrad auf der Südhalbkugel, wo sich das Magnetfeld des Saturn mit der Umlaufbahn von Enceladus schneidet. Astronomen wissen seit einiger Zeit, dass die Geysire, die periodisch aus der südlichen Polarregion von Enceladus ausbrechen (die das Ergebnis geologischer Aktivitäten im Landesinneren sind) verantwortlich sind für Auffüllen von Saturns E-Ring .
Diese neueste Erkenntnis würde darauf hindeuten, dass einige der eisigen Teilchen, die Enceladus aussendet, auch auf Saturn regnen, was auch zu den dunklen Bändern des Planeten beiträgt. Als Connerney angegeben :
„Das war keine völlige Überraschung. Wir haben Enceladus und den E-Ring auch als reichliche Wasserquelle identifiziert, basierend auf einem anderen schmalen dunklen Band in diesem alten Voyager-Bild.“
Mit Blick auf die Zukunft möchte das Team sehen, wie sich der Ringregen durch den saisonalen Wechsel auf Saturn verändert. Die Umlaufzeit des Saturn, die 29,4 Jahre beträgt, führt dazu, dass seine Ringe unterschiedlichem Sonnenschein ausgesetzt sind. Da die Einwirkung von UV-Licht die Eiskörner im Ring auflädt und sie mit dem Magnetfeld des Saturns interagieren lässt, sollten unterschiedliche Expositionsniveaus einen direkten Einfluss auf die Menge an Ringregen in der oberen Atmosphäre haben.
Diese Erkenntnisse, die Wissenschaftler dazu veranlassen, ihre bisherigen Annahmen über das Saturn-System zu überdenken, sind nur die neuesten Entdeckungen der WeltCassiniMission. Obwohl der Orbiter seine Mission vor zwei Jahren durch einen Absturz in die Atmosphäre des Saturn beendete, stellen die zurückgesendeten Daten immer noch einige ältere Theorien über Saturn in Frage, während sie andere bestätigen.
Sehen Sie sich diese Animation der verschwindenden Ringe des Saturn mit freundlicher Genehmigung des NASA Goddard Space Center an:
