Die Entdeckung gelang Wissenschaftlern aus den USA, Frankreich und Großbritannien vor kurzem mit zwei Instrumenten an Bord der Raumsonde Cassini: dem Ionen- und neutralen Massenspektrometer (Ion and Neutral Mass Spectrometer, INMS) und dem Cassini Plasmaspektrometer (CAPS).

Die Saturnringe bestehen vorwiegend aus Wassereis mit geringen Staub- und Gesteinsanteilen. Außerdem sind sie extrem dünn. Trotz eines Durchmessers von 250 000 Kilometern sind sie maximal nur 1500 Meter dick. Betrachtet man sie durch ein Fernrohr, sehen sie wie eine massive Scheibe aus. Aber der Eindruck täuscht. Tatsächlich bestehen sie aus Myriaden unterschiedlich großer Brocken von der Größe eines Staubkorns bis zu mehreren Metern. Zu einer Kugel zusammengefasst, würde diese gerade einmal einen Durchmesser von 100 Kilometern besitzen.

Trotz intensiver Untersuchungen ist die Herkunft der Saturnringe ein ungelöstes Rätsel, seit sie 1610 von Galileo gesehen wurden. Allerdings wurden sie als Ringe erst 1655 von Christian Huygens erkannt. Einst nahmen die Astronomen an, dass sie schon seit der Entstehung des Planeten vor rund viereinhalb Milliarden Jahren existieren. Aber inzwischen gehen sie davon aus, dass sie relativ jung sein müssen, weil aus ihnen ständig Material auf Saturn herunter fällt. Vermutlich sind sie deshalb nur wenige hundert Millionen Jahre alt.

Vielleicht sind die Ringe die Überreste eines großen Kometen, der einst dem Planeten zu nahe kam und durch die auf ihn einwirkenden Gezeitenkräfte zerrissen wurde. Andererseits könnte auch ein Saturnmond durch den Einschlag eines Asteroiden zertrümmert worden sein. Aus den Bruchstücken entstand dann das Ringsystem. Sollten die Ringe doch wesentlich älter sein, muss es einen Mechanismus geben, der den permanenten Massenverlust laufend ausgleicht.

Die Wissenschaftler vermuten, dass die jetzt entdeckte Atmosphäre durch die Einwirkung der ultravioletten Strahlung der Sonne entsteht. Sie löst Wassermoleküle aus den eisigen Bestandteilen und spaltet sie in Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserstoff ist sehr leicht flüchtig und entweicht deshalb in den interplanetaren Raum. Zurück bleibt ein Überschuss an Sauerstoff, der unter den kalten Umgebungsbedingungen teilweise mit dem verbleibenden Wasserdampf wieder eingefroren wird.

Damit ähnelt die Ringatmosphäre stark den sehr dünnen Gashüllen um die beiden Jupitermonde Europa und Ganymed, die vom Hubble Space Telescope entdeckt wurden und ebenfalls aus Sauerstoff bestehen. Die Zusammensetzung der Mondatmosphären ist allerdings in keinem Fall ein Hinweis auf Leben auf den Monden: Auch hier ist das ultraviolette Licht der Sonne für die Bildung der Atmosphäre verantwortlich.