Speichenmerkmale in Saturns B-Ring, aufgenommen von Voyager 2 im August 1981. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Als Voyager vor 26 Jahren zum ersten Mal Saturn besuchte, brachte es Fotografien von ungewöhnlichen speichenartigen Strukturen in den Ringen zurück. Das Hubble-Weltraumteleskop bestätigte die Speichen in den 1990er Jahren, aber dann verblassten sie. Es wird angenommen, dass die Speichen entstehen, wenn sich elektrisch geladene Partikel über der Oberfläche der Ringe sammeln und das Licht der Sonne anders streuen als die Ringe selbst. Wissenschaftler glauben, dass sie voraussichtlich im Juli dieses Jahres zurückkehren werden, da sie vom Winkel des Rings zur Sonne abhängen, der jetzt abnimmt.
Ungewöhnliche Speichen, die flüchtig auf den Saturnringen auftauchen, um dann für Jahre zu verschwinden, könnten laut einer neuen Studie der University of Colorado in Boulder bis Juli wieder sichtbar werden.
Die Speichen, die bis zu 6.000 Meilen lang und 2.500 Meilen breit sind, wurden erstmals vor 26 Jahren von der Raumsonde Voyager entdeckt, sagte CU-Boulder-Professor Mihaly Horanyi vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics. Aber als die Raumsonde Cassini im Juli 2004 den Saturn erreichte, waren die auffälligen radialen Merkmale, die die Ringebene des Saturn durchschnitten, nirgendwo zu finden – ein Ereignis, das viele Wissenschaftler enttäuscht und verwirrt hat, sagte er.
Das Hubble-Weltraumteleskop habe Ende der 1990er Jahre gelegentlich die Ringspeichen beobachtet, sagte Horanyi, Professor für Physik an der CU-Boulder. Aber die Speichen verblassten allmählich, ein Ergebnis der saisonalen Orbitalbewegung des Saturn und seiner geneigten Rotationsachse, die die lichtstreuende Geometrie verändert.
„Die Speichen waren abgeschaltet, als Cassini ankam“, sagte Horanyi. „Wir glauben, dass es ein saisonales Phänomen ist, das mit dem Auf- und Untergang der Sonne über der Ringebene zusammenhängt, das die physikalische Umgebung dort verändert und sie entweder freundlich oder feindlich für ihre Bildung macht.“
Ein Artikel zu diesem Thema erscheint in der Ausgabe vom 17. März des Magazins Science. Das Papier wurde von den Doktoranden Colin Mitchell und Horanyi vom LASP der CU-Boulder, Ove Havnes von der Universität Trosmo in Norwegen und Carolyn Porco vom Space Science Institute in Boulder verfasst.
Die Speichen bestehen aus winzigen Staubpartikeln mit einer Breite von weniger als einem Mikrometer – etwa 1/50 der Breite eines menschlichen Haares –, die elektrostatische Ladungen in der Plasmaumgebung der Ringe sammeln und elektrischen und magnetischen Kräften ausgesetzt werden, sagte Horanyi. Die richtigen Bedingungen führen dazu, dass sie ein zusätzliches Elektron aufnehmen, wodurch sie für kurze Zeit massenhaft von der Oberfläche der Ringtrümmer springen und gemeinsam die riesigen Speichen bilden, die auf der beleuchteten Seite der Ringe dunkel und auf der unbeleuchteten Seite der Ringe hell erscheinen Ringe.
Die Forscher vermuten, dass die Bedingungen für die Speichenbildung mit einer Abnahme des Winkels der Ringebene zur Sonne korrelieren. „Da die Ringe jetzt der Sonne offener gegenüber stehen als beim Vorbeiflug der Voyager, hat die Ladeumgebung über den Ringen bis vor kurzem die Bildung der Speichen verhindert“, schreiben die Forscher in Science.
Cassini hat Anfang September erstmals eine „kümmerliche Version“ von Saturns Speichenringen aus einer Entfernung von 98.000 Meilen abgebildet, die nur etwa 2.200 Meilen lang und etwa 100 Meilen breit waren, sagte Horanyi. Das Team glaubt, dass die Speichensichtung möglicherweise ein „Frühbucher“-Ereignis war.
Da der Winkel der Ringebene abnimmt, wenn sich Saturn in der Nähe seiner beiden saisonalen Tagundnachtgleichen befindet, scheinen die Bedingungen für die Bildung der unheimlichen Speichen besser geeignet zu sein, sagte Horanyi. Obwohl Cassini derzeit zu nahe an der Ringebene kreist, um Beobachtungen zu machen, erwarten die Forscher, dass die Speichenaktivität zurückgekehrt ist, wenn die Raumsonde im Juli 2006 ihre Neigung erhöht.
Sobald die Speichen wieder sichtbar sind, glaubt das Forschungsteam, dass es etwa acht Jahre lang Speichenaktivität geben wird, basierend auf der Tatsache, dass Saturn etwa 30 Erdenjahre braucht, um eine Umlaufbahn um die Sonne zu vollenden, sagte Horanyi. Auf den Zeitraum von acht Jahren sollten etwa sechs bis sieben Jahre einer Spoken-Pause folgen, sagte er.
Die während der Speichenbildungsperioden vom Plasma schwebenden Staubkörner schweben wahrscheinlich weniger als 80 Kilometer über den Ringen selbst und streuen das Licht der Sonne anders als die Ringe selbst, sagte er.
Aber es gebe noch viele Fragen zu den Speichen, sagte Horanyi. 'Wir wissen nicht, ob sie sich durch schnelle Expansion bilden oder ob sie sich alle auf einmal bilden', sagte er. Während der Voyager-Mission waren sie während einer Beobachtung abwesend, aber in einer Folgebeobachtung, die nur fünf Minuten später durchgeführt wurde, voll entwickelt, sagte Horanyi.
„Das ist ein seltsames Phänomen; Wir haben noch nicht die ganze Geschichte darüber“, sagte er.
Originalquelle: CU-Boulder-Pressemitteilung
