Fragen Sie mich nach meinem Lieblingsobjekt im Sonnensystem, insbesondere nach einem Teleskop, und meine Antwort ist immer dieselbe: Saturn.
Saturn ist diese verrückte, beringte Welt, anders als jeder andere Ort, den wir je gesehen haben. Und in einem kleinen Teleskop kann man wirklich die Kugel des Planeten sehen, man kann seine Ringe sehen. Es ist eine Sache, eine solche Welt aus der Ferne zu sehen, ein winziges Sprungbild in einem Teleskop. Um einen Ort wie Saturn wirklich zu schätzen und zu verstehen, müssen Sie ihn besuchen.
Und dank der Cassini-Sonde der NASA haben wir genau das in den letzten 13 Jahren getan. Schauen Sie sich diesen erstaunlichen Ringplaneten und seine Monde genau an und studieren Sie ihn aus jedem Blickwinkel.
Cassini umkreist Saturn. Bildnachweis: NASA
In diesem Artikel werde ich Sie mit den erstaunlichen Entdeckungen verwöhnen, die Cassini bei Saturn gemacht hat. Was es uns gelehrt hat und welche neuen Geheimnisse es aufgedeckt hat.
Die Raumsonde Cassini der NASA wurde am 15. Oktober 1997 von der Erde aus gestartet. Anstatt den direkten Weg zu nehmen, machte sie mehrere Vorbeiflüge an der Venus, an der Erde und an Jupiter. Jede dieser engen Begegnungen erhöhte die Geschwindigkeit von Cassini, sodass sie die Reise mit geringerer Fluchtgeschwindigkeit von der Erde antreten konnte.
Es erreichte Saturn am 1. Juli 2004 und nahm kurz darauf seinen wissenschaftlichen Betrieb auf. Die Hauptmission dauerte 4 Jahre, und dann verlängerte die NASA ihre Mission noch zweimal. Das erste endet 2010 und das zweite soll 2017 enden. Aber dazu später mehr.
Vor Cassini hatten wir nur Vorbeiflüge am Saturn. Die Pioneer 11 der NASA und die Voyagers 1 und 2 rasten beide am Planeten und seinen Monden vorbei und machten dabei Bilder.
Aber Cassini war hier, um zu bleiben. Um den Planeten zu umkreisen, Fotos zu machen, Magnetfelder zu messen und Chemikalien zu studieren.
Für Saturn selbst war Cassini in der Lage, den Planeten regelmäßig zu beobachten, während er ganze Jahreszeiten durchlief. Dadurch konnte es beobachten, wie sich das Wetter und die atmosphärischen Muster im Laufe der Zeit veränderten. Die Raumsonde beobachtete, wie nachts Blitze durch die Wolkenspitzen tanzten.
Diese Serie von Bildern der NASA-Raumsonde Cassini zeigt die Entwicklung des größten Sturms, der seit 1990 auf dem Planeten beobachtet wurde. Diese farbgetreuen und zusammengesetzten nahezu farbechten Ansichten zeichnen den Sturm von seinem Beginn Ende 2010 bis Mitte 2011 auf und zeigen, wie die deutliche Spitze des Sturms wurde schnell groß, wurde aber schließlich vom Schwanz des Sturms verschlungen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Zwei Höhepunkte. Im Jahr 2010 beobachtete Cassini, wie ein riesiger Sturm auf der Nordhalbkugel des Planeten ausbrach. Dieser Sturm hat sich tief in die untere Atmosphäre des Saturn gegraben, Eis aus einer 160 Kilometer tiefer liegenden Schicht ausgebaggert und an die Oberfläche gemischt. Dies war das erste Mal, dass Astronomen dieses Wassereis auf Saturn, das normalerweise in einer unsichtbaren Schicht liegt, direkt untersuchen konnten.
Natürliche Farbbilder, aufgenommen mit der Cassini-Weitwinkelkamera der NASA, die das sich verändernde Erscheinungsbild der Nordpolarregion des Saturn zwischen 2012 und 2016 zeigen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Hampton University
Der zweite Höhepunkt ist natürlich der massive sechseckige Sturm, der am Nordpol des Saturns tobt. Dieser Sturm wurde ursprünglich von Voyager beobachtet, aber Cassini brachte seine Infrarot- und sichtbaren Wellenlängeninstrumente zum Tragen.
Warum ein Sechseck? Das ist noch etwas unklar, aber es scheint, als ob man beim Rotieren von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten mehrseitige Strukturen wie diese erhält.
Cassini zeigte, wie sich die Farbe des sechseckigen Sturms verändert hat, während sich Saturn durch seine Jahreszeiten bewegte.
Dies ist eines meiner Lieblingsbilder, die Cassini zurückgeschickt hat. Es ist der Polarwirbel im Herzen des Sechsecks. Schau dir nur diese wirbelnden Wolken an.
Der Polarwirbel in seiner ganzen Pracht. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Nun, die Bilder von Saturn selbst sind großartig, aber es gab noch so viel mehr für Cassini in der Region zu entdecken.
Cassini untersuchte die Ringe des Saturns sehr genau und bestätigte, dass sie aus Eispartikeln bestehen, die in der Größe von einem kleinen Staubstück bis zu einer Größe wie ein Berg reichen. Aber die Ringe selbst sind eigentlich ziemlich dünn. An manchen Stellen nur 10 Meter dick. Nicht 10 Kilometer, nicht 10 Millionen Kilometer, 10 Meter, 30 Fuß.
Die Raumsonde half Wissenschaftlern, die Quelle des E-Rings des Saturn aufzudecken, der aus frischen Eispartikeln besteht, die aus seinem Mond Enceladus schießen. Auch dazu gleich mehr.
Vertikale Strukturen, die zu den höchsten in den Saturn-Hauptringen gehören, erheben sich abrupt vom Rand des Saturn-B-Rings und werfen lange Schatten auf den Ring in diesem Bild, das zwei Wochen vor der Tagundnachtgleiche des Planeten im August 2009 von der NASA-Raumsonde Cassini aufgenommen wurde. Bildnachweis: NASA/JPL/Space Science Institute
Hier ist ein weiteres meiner Lieblingsbilder der Mission. Sie sehen seltsame Strukturen im B-Ring des Saturn. Aufragende Säulen aus Ringmaterial, die sich 3,5 Kilometer über die Umgebung erheben und lange Schatten werfen. Was geht hier vor sich?
Sie sind Wellen, die in den Ringen erzeugt und von nahen Monden verstärkt werden. Sie bewegen und verändern sich im Laufe der Zeit auf eine Weise, die wir nirgendwo anders im Sonnensystem studieren konnten.
Daphnis, einer der in den Saturn eingebetteten Monde, ist in dieser Ansicht zu sehen und schlägt Wellen, während er innerhalb der Keeler-Lücke umkreist. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Cassini hat uns gezeigt, dass die Ringe des Saturn ein viel dynamischerer Ort sind, als wir jemals dachten. Manche Monde erzeugen Ringe, andere absorbieren oder verzerren sie. Die Ringe erzeugen bizarre Speichenmuster, die größer als die Erde sind und aufgrund elektrostatischer Ladungen kommen und gehen.
Apropos Monde, ich komme zum besten Teil. Was hat Cassini auf den Saturnmonden gefunden?
Beginnen wir mit Titan, dem größten Mond des Saturn. Vor Cassini hatten wir nur wenige Bilder dieser faszinierenden Welt in niedriger Auflösung. Wir wussten, dass Titan eine dichte Atmosphäre hatte, gefüllt mit Stickstoff, aber sonst wenig.
Cassini trug eine besondere Nutzlast, um die Erforschung von Titan zu unterstützen: den Huygens-Lander. Diese winzige Sonde löste sich kurz vor ihrer Ankunft am Saturn von Cassini und sprang am 14. Januar 2005 mit dem Fallschirm durch die Wolkenspitzen und analysierte den ganzen Weg. Huygens lieferte Bilder seines Abstiegs durch die Atmosphäre und sogar Bilder der eisigen Oberfläche von Titan.
Huygens Sicht auf Titan. Bildnachweis: ESA/NASA/JPL/University of Arizona
Aber Cassinis eigene Beobachtungen von Titan führten die Geschichte noch weiter. Anstelle einer kalten, toten Welt zeigte Cassini, dass es aktives Wetter sowie Seen, Ozeane und Flüsse von Kohlenwasserstoffen gibt. Es hat Wanderdünen aus pulverisiertem steinhartem Wassereis.
Wenn es einen Ort gibt, der noch weiter erforscht werden muss, dann ist es Titan. Wir sollten mit Segelbooten, U-Booten und Rovern zurückkehren, um diesen erstaunlichen Ort besser zu erkunden.
Ein Blick auf Mimas von der Raumsonde Cassini. Bildnachweis: NASA/JPL/Space Science Institute
Wir haben ohne Zweifel erfahren, dass Mimas absolut wie der Todesstern aussieht. Keine Frage. Aber statt eines Megalasers hat dieser Mond einen Krater von einem Drittel seiner eigenen Größe.
Saturnmond Iapetus. Bildnachweis: NASA/JPL/SSI
Cassini half Wissenschaftlern zu verstehen, warum Saturns Mond Iapetus eine helle und eine dunkle Seite hat. Der Mond ist durch die Gezeiten mit Saturn verbunden, seine dunkle Seite führt den Mond immer in seiner Umlaufbahn. Es sammelt Trümmer von einem anderen Saturnmond, Phoebe, wie Insekten, die die Windschutzscheibe eines Autos treffen.
Die vielleicht aufregendste Entdeckung, die Cassini während seiner Mission machte, ist das seltsame Verhalten des Saturnmondes Enceladus. Die Raumsonde entdeckte, dass Wassereisstrahlen aus dem Südpol des Mondes schießen. Ein Ozean aus flüssigem Wasser, der durch Gezeitenwechselwirkungen mit Saturn erhitzt wird, spritzt in den Weltraum.
Und wie Sie wissen, finden wir überall dort, wo wir Wasser auf der Erde finden, Leben. Wir dachten, dass Wasser im eisigen äußeren Sonnensystem schwer zu erreichen wäre, aber hier, direkt an der Oberfläche, strömt es in den Weltraum und wartet darauf, dass wir zurückkommen und es weiter untersuchen.
Eisige Wasserdampf-Geysire brechen aus Spalten auf Enceladus aus. Bildnachweis: NASA/JPL
Am 15. September 2017 endet die Cassini-Mission. Woher wissen wir, dass es an diesem genauen Datum passieren wird? Weil die NASA das Raumschiff auf Saturn abstürzen und ihn töten wird.
Das scheint ein wenig hart zu sein, nicht wahr, besonders für ein Raumfahrzeug, das uns in fast zwei Jahrzehnten Weltraumforschung so viele erstaunliche Bilder geliefert hat? Und wie wir am Opportunity-Rover der NASA gesehen haben, läuft er immer noch, 13 Jahre länger als erwartet. Oder die Voyagers in den Tiefen der Leere, die uns helfen, die Grenze zwischen dem Sonnensystem und dem interstellaren Raum zu erkunden. Diese Dinge sind für die Ewigkeit gebaut.
Das Problem ist, dass das Saturnsystem einige der besten Umgebungen für das Leben im Sonnensystem enthält. Saturnmond Enceladus zum Beispiel hat Wassergeysire, die in den Weltraum schießen.
Die Raumsonde Cassini ist mit erdbasierten Bakterien und anderen mikroskopischen Organismen bedeckt, die eine Fahrt zum Saturn gemacht haben, und würde sich freuen, ein schönes heißes enceladisches Bad zu nehmen. Alles, was sie brauchen, ist flüssiges Wasser und ein paar organische Chemikalien, um loszulegen, und Enceladus scheint beides zu haben.
Die NASA hält es für sicherer, Cassini jetzt zu beenden, wenn sie es noch kontrollieren kann, als zu warten, bis sie in Zukunft die Kommunikation verlieren oder der Treibstoff ausgeht. Die Wahrscheinlichkeit, dass Cassini tatsächlich auf einen eisigen Mond stürzt und ihn mit unserem Erdenleben infiziert, ist gering, aber warum das Risiko eingehen?
In den letzten Monaten hat Cassini eine Reihe von Umlaufbahnen absolviert, um sich auf seine letzte Mission vorzubereiten. Ab April wird es tatsächlich die Umlaufbahn der Ringe kreuzen und dem Saturn immer näher kommen. Und am 15. September wird es für kurze Zeit zu einem Meteor, der durch die obere Atmosphäre des Saturns blitzt und für immer verschwunden ist.
Diese Grafik veranschaulicht die Flugbahn oder Flugbahn der Cassini-Sonde während der letzten beiden Phasen ihrer Mission. Der Blick ist auf Saturn von der Erde aus gesehen. Die 20 Ringweidenbahnen sind grau dargestellt; die 22 Orbits des großen Finales sind blau dargestellt. Die letzte Teilbahn ist orange gefärbt. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Auch in seinen letzten Momenten wird Cassini so hart wie möglich wissenschaftlich arbeiten. Wir werden mehr über die Konsistenzdichte der Ringe in der Nähe des Planeten erfahren. Wir erfahren mehr über die obere Atmosphäre des Planeten, Stürme und Wolken mit möglichst genauen Fotos, die Sie machen können.
Und dann ist alles vorbei. Das perfekte Finale einer der erfolgreichsten Weltraummissionen der Menschheitsgeschichte. Eine Mission, die ebenso viele neue Mysterien über Saturn enthüllte, wie sie uns half, sie zu beantworten. Eine Mission, die uns nicht nur eine ferne fremde Welt zeigte, sondern auch unseren eigenen Planeten in der Perspektive dieses riesigen Sonnensystems. Ich kann es kaum erwarten, zurückzukehren.
Wie haben die Fotos von Cassini Ihre Liebe zur Astronomie beeinflusst? Teile mir deine Gedanken in den Kommentaren mit.
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