Neue Studie zeigt, wie viel Glück wir haben, Zeuge der erstaunlichen Ringe des Saturn zu werden: ScienceAlert

Die Ringe des Saturn gehören zu den Juwelen des Sonnensystems, doch ihre Zeit scheint kurz und ihre Existenz vergänglich zu sein.

Neue Studie Sie weisen darauf hin, dass die Ringe zwischen 400 und 100 Millionen Jahre alt sind – ein Bruchteil des Alters des Sonnensystems. Das bedeutet, dass wir das Glück haben, in einer Zeit zu leben, in der der Riesenplanet seine eigenen wunderbaren Ringe hat. Untersuchungen zeigen auch, dass sie in weiteren 100 Millionen Jahren verschwunden sein könnten.

Die Ringe wurden erstmals 1610 vom Astronomen Galileo Galilei beobachtet, der sie aufgrund der begrenzten Auflösung seines Teleskops zunächst als zwei kleinere Planeten auf jeder Seite des Saturn-Hauptkörpers beschrieb, die scheinbar in physischem Kontakt mit ihm standen.

Im Jahr 1659 veröffentlichte der niederländische Astronom Christiaan Huygens Systema Saturniumund beschrieb sie als erster als ein dünnes, flaches Ringsystem, das den Planeten nicht berührt.

Es wurde auch gezeigt, wie sich ihr Aussehen von der Erde aus verändert, wenn die beiden Planeten die Sonne umkreisen, und warum sie zu bestimmten Zeiten zu verschwinden scheinen. Dies liegt daran, dass wir sie aufgrund ihrer Sichtgeometrie regelmäßig auf der Erde sehen können.

Die Ringe sind für jeden mit einem geeigneten Fernglas oder einem bescheidenen Gartenteleskop sichtbar. Die Ringe schimmern weiß vor Saturns blassgelber Kugel und bestehen fast ausschließlich aus Milliarden von Wassereispartikeln, die durch Streuung des Sonnenlichts fluoreszieren.

Inmitten dieses eisigen Materials befinden sich Ablagerungen dunkler, staubiger Materie. In der Weltraumwissenschaft wird üblicherweise der Begriff „Staub“ verwendet kleine Körnchen Aus felsigem, mineralischem oder kohlenstoffreichem Material, das deutlich dunkler als Eis ist. Sie werden zusammenfassend auch als Mikrometeoriten bezeichnet. Diese Körner durchdringen das Sonnensystem.

Gelegentlich kann man sie nachts als Blitze in die Erdatmosphäre eindringen sehen. Die Gravitationsfelder der Planeten bewirken, dass dieser planetarische Staub-„Fall“ vergrößert oder konzentriert wird.

Mit der Zeit erhöht dieser Fall die Masse eines Planeten und verändert seine chemische Zusammensetzung. Saturn ist ein Gasriese mit einem Durchmesser von etwa 60.000 km, etwa dem 9,5-fachen der Erde und einer Masse, die etwa 95-mal so groß ist wie die der Erde. Das bedeutet, dass er über einen sehr großen „Gravitationsbrunnen“ (das Gravitationsfeld, das ein Objekt im Weltraum umgibt) verfügt und staubige Körner sehr effektiv in Richtung Saturn lenkt.

Kollisions-Kurs

Die Ringe erstrecken sich von etwa 2.000 Kilometern über den Wolkendecken des Saturn bis etwa 80.000 Kilometer und nehmen eine große Fläche ein. Wenn fallender Staub hindurchströmt, kann er mit Eispartikeln in den Ringen kollidieren. Mit der Zeit verdunkelt der Staub die Ringe allmählich und erhöht ihre Masse.

Cassini-Huygens war eine Roboter-Raumsonde, die 1997 gestartet wurde. Sie erreichte Saturn im Jahr 2004 und begab sich in eine Umlaufbahn um den Planeten, wo sie bis zum Ende der Mission im Jahr 2017 bleiben wird. Kosmischer Staubanalysator (CDA).

Anhand von Daten des CDA verglichen die Autoren in der neuen Arbeit die aktuelle Staubpopulation im Weltraum um Saturn mit der geschätzten Masse an dunklem Staubmaterial in den Ringen. Sie fanden heraus, dass die Ringe nicht älter als 400 Millionen Jahre sind und möglicherweise sogar 100 Millionen Jahre alt sind. Diese Zeitskalen mögen lang erscheinen, aber sie betragen weniger als ein Zehntel der 4,5 Milliarden Jahre des Sonnensystems.

Dies bedeutet auch, dass die Ringe nicht gleichzeitig mit Saturn oder den anderen Planeten entstanden sind. Aus kosmischer Sicht sind sie eine neue Ergänzung des Sonnensystems. Über 90 % der Zeit, in der Saturn existierte, waren sie nicht da.

Todesstern

Dies führt zu einem weiteren Rätsel: Wie entstanden die Ringe zuerst, wenn man bedenkt, dass alle großen Planeten und Monde im Sonnensystem viel früher entstanden sind? Die Gesamtmasse der Ringe ist etwa halb so groß wie die eines der kleineren Eismonde des Saturn, von denen viele massive Einschlagsmerkmale auf ihrer Oberfläche aufweisen.

Einer ganz besonders: Little Moon Mimasmit dem Spitznamen Todesstern, auf seiner Oberfläche befindet sich ein 130 Kilometer breiter Einschlagskrater namens Herschel.

Dies ist keineswegs der größte Krater im Sonnensystem. Allerdings ist Mimas nur etwa 400 Kilometer breit, sodass dieser Einschlag nicht viel mehr Energie benötigte, um den Mond auszulöschen. Mimas besteht wie die Ringe aus Wassereis, daher ist es möglich, dass die Ringe durch einen solch katastrophalen Einschlag entstanden sind.

Regenring

Unabhängig von ihrer Form besteht kein Zweifel an der Zukunft der Saturnringe. Der Aufprall der Staubkörner auf die Eispartikel erfolgt mit sehr hoher Geschwindigkeit, wobei kleine Eis- und Staubfragmente von den ursprünglichen Partikeln abgetrennt werden.

Durch das ultraviolette Licht der Sonne werden diese Teile elektrisch aufgeladen photoelektrischer Effekt. Wie die Erde verfügt auch der Saturn über ein Magnetfeld, und sobald er aufgeladen ist, werden diese winzigen Eisstückchen aus dem Ringsystem gelöst und vom Magnetfeld des Planeten eingefangen.

Im Einklang mit der Schwerkraft des Riesenplaneten werden sie dann nach unten in die Saturnatmosphäre gelenkt. Dieser „Ringregen“ wurde erstmals aus der Ferne von den Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 während ihrer kurzen Vorbeiflüge am Saturn in den frühen 1980er Jahren beobachtet.

vor kurzem Papier aus dem Jahr 2018 Wissenschaftler nutzten Staubzählungen, ebenfalls vom CDA, als Cassini zwischen den Ringen und den Wolkendecken des Saturns flog, um zu sehen, wie viel Eis und Staub im Laufe der Zeit von den Ringen verloren ging. Diese Studie zeigte, dass jede halbe Stunde etwa ein Ringpool olympischer Größe in der Saturnatmosphäre verloren geht.

Diese Flussrate wurde verwendet, um zu schätzen, dass die Ringe angesichts ihrer aktuellen Masse wahrscheinlich in weniger als 100 Millionen Jahren verschwinden werden. Diese wunderschönen Ringe haben eine turbulente Geschichte, und wenn sie nicht auf irgendeine Weise erneuert werden, werden sie von Saturn verschlungen.

Gareth DorianPostdoktorand in Weltraumwissenschaften, Universität Birmingham

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