Wenn Sie versuchen, einfachen gesunden Menschenverstand darauf anzuwenden, wie die Ringe des Saturn wirklich funktionieren, werden Sie sich schwer irren: Die charakteristischen Merkmale des Riesenplaneten kreisen um die durchschnittliche irdische Intuition. Dies ist seit Jahrhunderten der Fall und gilt auch heute noch, nachdem die neuesten Nachrichten von Cassini dasdie undurchsichtigsten Abschnitte von Ringen sind nicht unbedingt die dichtesten;bei Saturn täuscht der Blick im wahrsten Sinne des Wortes.
Während Ringe gemeinsame Merkmale aller Gas- und Eisriesenplaneten in unserem Sonnensystem sind, ist Saturn bei weitem der „Ringkönig“ in Bezug auf die schiere Größe, Komplexität und Schönheit seines Ringsystems. Zuerst durch ein Teleskop beobachtet von Galilei im Jahr 1610 , Saturns brillante Ringe wurden ursprünglich als zusätzliche „Sterne“ oder vielleicht feste Vorsprünge auf beiden Seiten des Planeten wie die Henkel einer Tasse angesehen. Erst 1659 stellte der niederländische Astronom Christiaan Huygens fest, dass die Griffe tatsächlich ein umlaufender Ring waren, der nicht am Saturn befestigt war, „sondern überall in derselben Entfernung davon getrennt war“.( Quelle )Und nur sechzehn Jahre später bemerkte Giovanni Cassini die größte Lücke in den Saturnringen (die zu seinem Namensvetter wurde) und stellte richtig fest, dass sie in Abschnitte unterteilt sind.
Bild von Saturn von Pioneer 11, aufgenommen im August 1979. (NASA)
Während Galileo, Huygens und Cassini alle unschätzbare Beiträge zur Erforschung des Saturn leisteten, nahmen sie alle an, dass die Ringe fest sind. Es war der französische Astronom Jean Chapelain, der 1660 vorschlug, die Ringe müssten aus winzigen Teilchen bestehen, die sich in der Umlaufbahn um Saturn bewegen; Dies wurde jedoch erst in den späten 1850er Jahren bestätigt, als der berühmte Physiker James Clerk Maxwell berechnete, dass aufgrund der Schwerkraft und der dynamischen Stabilität eines so großen festen Objekts „die Ringe aus getrennten Teilchen bestehen müssen; diese können entweder fest oder flüssig sein, aber sie müssen unabhängig sein.“( Quelle )
MaxwellsÜber die Stabilität der Bewegung der Saturnringewurde vor 100 Jahren veröffentlicht Pionier 11 gab uns unsere ersten Nahaufnahmen von Saturn. Sehen Sie sich hier eine Zeitachse der Beobachtungen der Saturnringe an.
Schneller Vorlauf bis zum heutigen Tag.
Neben unzähligen Beobachtungen von bodengebundenen Teleskopen und Weltraumobservatorien wie Hubble , Saturn ist von beiden nach Pioneer 11 vorbeigeflogen Voyager 1 und 2 und wird derzeit von der NASA-Raumsonde Cassini untersucht, die bald in ihr zwölftes Jahr der Orbitalforschung eintreten wird. Durch die Cassini-Mission haben wir im letzten Jahrzehnt mehr über den Saturn, seine Ringe und die Mondfamilie erfahren als in den 394 Jahren, seit Galileo ihn zum ersten Mal durch sein selbstgebautes Teleskop betrachtet hat. Und was die Ringe betrifft, so lernen Forscher, dass mehr tatsächlich weniger ist.
Das unglaublich komplexe Ringsystem des Saturn ist unterteilt in verschiedene Regionen , alphabetisch nach den Planeten D, C, B, A, F, G und E benannt. (Es gibt auch eine riesige und diffuse Infrarot-sichtbarer Ring Saturn in einiger Entfernung umgeben, aber darauf werden wir hier nicht näher eingehen.) Insgesamt erstrecken sich diese Abschnitte – jeder aus Bändern von umlaufenden eisigen Partikeln von hausgroß bis feiner als Kerzenrauch – über eine Entfernung von 464.000 km (über 288.000 Meilen .). ) von der Spitze der Saturn-Atmosphäre... und doch sind sie nur etwa zehn Meter (30 Fuß) dick.
Weiterlesen: Woraus bestehen Saturnringe?
Die Opazität von Saturns B-Ring ist in diesem Cassini-Bild klar (Wortspiel beabsichtigt). (NASA/JPL/SSI)
Einer der Ringabschnitte des Saturn – B – ist optisch viel undurchsichtiger als die anderen, was sowohl durch sein Reflexionsvermögen als auch durch die Tatsache demonstriert wird, dass Licht von Hintergrundsternen genauso leicht durch ihn hindurchtreten kann wie in anderen Ringen. Man könnte schnell den Schluss ziehen, dass ein so scheinbar dichter Ring daher deutlich mehr Masse enthalten würde. Doch wie sich herausstellt, ist das nicht der Fall.
Cassini-Messungen von Dichtewellen Die Bewegung über den B-Ring als Reaktion auf die Anziehungskraft naher Monde hat den Forschern das erste genaue 'Wiegen' des Ringkerns ermöglicht. Was sie fanden, war einziemlich gleichmäßige Massenverteilung, unabhängig von Änderungen der Opazität innerhalb des Rings.
„Derzeit ist noch nicht klar, wie Regionen mit gleicher Materialmenge so unterschiedliche Opazitäten aufweisen können. Es könnte etwas mit der Größe oder Dichte einzelner Partikel zu tun haben oder es könnte etwas mit der Struktur der Ringe zu tun haben“, sagte Matthew Hedman in einer Pressemitteilung vom 2. Februar. Hedman ist die Hauptautorin der aktuellen Studie und eine an Cassini teilnehmende Wissenschaftlerin an der Universität Idaho in Moskau.
Und obwohl der 25.500 Kilometer breite B-Ring wahrscheinlich die größte Masse aller Saturnringe enthält,es ist nur um den Faktor zwei oder drei,obwohl es zehnmal undurchsichtiger ist als sein äußerer A-Ring-Nachbar.
„Der Schein kann täuschen“, bemerkte Co-Ermittler Phil Nicholson von der Cornell University in Ithaca, New York. „Eine gute Analogie ist, dass eine neblige Wiese viel undurchsichtiger ist als ein Schwimmbad, obwohl das Becken dichter ist und viel mehr Wasser enthält.“
Macht Sinn. (Andererseits können dich deine Sinne in der Astronomie täuschen!)
Vergleich des sichtbaren Lichts von Saturns B-Ring (links) und A-Ring (rechts), getrennt durch die Cassini-Division. (NASA/JPL-Caltech/SSI)
Die tatsächliche Masse der Abschnitte der Saturnringe ist wichtig, um ihr Alter und ihre Entwicklung zu bestimmen. Weniger Material im B-Ring als vermutet kann auf ein junges Alter hinweisen, da sich ein „hellerer“ Ring entwickeln würde – und somit über . dunkler werden Meteoriteneinschläge – schneller als ein „schwererer“.
„Durch das erstmalige ‚Wiegen‘ des Kerns des B-Rings ist diese Studie ein wichtiger Schritt in unserem Bestreben, das Alter und die Herkunft der Saturnringe zusammenzufassen“, sagte Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin am JPL.
Weitere Messungen werden vorgenommen, während Cassini in die letzte Phase seiner Mission geht und 2017 schließlich die Ringe passiert. Die dabei gesammelten Daten werden Wissenschaftlern dabei helfen, die Masse und das wahre Alter des ikonischsten – und meist rätselhaft — Funktionen.
Lesen Sie hier mehr in der Cassini-Pressemitteilung.
Quelle: NASA/JPL
