CASSINI
Dem Geheimnis von Iapetus auf der Spur
von Stefan Deiters
astronews.com
9. Oktober 2007

Die Daten, die die Saturnsonde Cassini vom mysteriösen Saturnmond Iapetus zur Erde funkte, könnten zumindest einige der Rätsel um den Trabanten lösen helfen. So scheint das Material auf der dunklen Mondseite tatsächlich nicht von Iapetus selbst zu stammen. Die extremen Helligkeitsunterschiede der Mondoberfläche allerdings dürften hausgemacht sein.

Cassinis eindrucksvoller Blick auf die helle Seite von Iapetus und die Übergangsregion zur dunklen Seite des Mondes. Bei dieser Falschfarbenaufnahme erscheint das dunkle Material deutlich kontrastreicher als es dem menschlichen Auge erscheinen würde.  Foto: NASA / JPL / Space Science Institute

Im vergangenen Monat flog die Saturnsonde Cassini - wie berichtet - am Saturnmond Iapetus vorüber und hat sich dem Trabanten dabei bis auf rund 1.600 Kilometer genähert und neue, eindrucksvolle Aufnahmen und Daten zur Erde gefunkt. Darunter befanden sich auch Infrarot-Beobachtungen des Mondes, dessen eigentümliches Aussehen den Forschern Rätsel aufgibt: Eine Hälfte von Iapetus ist nämlich weiß wie Schnee, die andere dunkel wie Teer. Die Infrarot-Daten zeigten nun, dass das dunkle Material auf der Oberfläche des Mondes offenbar "warm" genug ist (etwa 127 Kelvin oder minus 146 Grad Celsius), um eine ganz langsame Abgabe von Wasserdampf aus dem dortigen Eis zu ermöglichen. Dieser Prozess, so die Vermutung der Forscher, könnte eine wesentliche Rolle bei der Entstehung der sehr ausgeprägten Helligkeitsgrenzen spielen.

"Die Seite von Iapetus, die auf dem Orbit um Saturn nach vorne gerichtet ist, wird durch irgendeinen mysteriösen Prozess verdunkelt", beschreibt John Spencer vom Southwest Research Institute im amerikanischen Boulder das Rätsel. Anhand der Cassini-Daten versuchen die Forscher nun, dieses Rätsel Stück für Stück zu lösen. Dabei bleibt der Ursprung des dunklen Material weiterhin rätselhaft: Stammt es von Iapetus selbst oder aus einer anderen Quelle im Saturnsystem?

Schon länger wurde spekuliert, dass das dunkle Material nicht von Iapetus stammt, sondern von anderen Monden des Saturnsystems, die in größerer Entfernung den Ringplaneten umrunden. Die neuen Cassini-Daten scheinen nun zu bestätigen, dass die Verdunklung der einen Mondseite tatsächlich auf diese Weise begonnen hat, der beachtliche Kontrast aber durch thermische Effekte auf dem Mond selbst verstärkt wurde.

"Es ist schon faszinierend, dass uns eine mehr als 30 Jahre alte Theorie helfen könnte, die Helligkeitsunterschiede auf Iapetus zu erklären", so Tilmann Denk von der Freien Universität in Berlin, der zum Cassini Imaging Team gehört. "Staubiges Material von äußeren Monden trifft frontal auf Iapetus und sorgt dafür, dass die nach vorne gewandte Seite des Mondes anders aussieht als der Rest."

Doch ist erst einmal eine Seite dunkler als die andere, können schnell Effekte wirksam werden, die die Wissenschaftler als "thermische Segregation" bezeichnen: Eine dunklere Oberfläche absorbiert mehr Sonnenlicht als eine helle Oberfläche und wird somit wärmer. Das Wassereis auf der Oberfläche kann verdunsten. Der Wasserdampf kondensiert wieder in der nächstgelegenen kälteren Region, etwa an den Polen oder auf der Seite des Mondes, die nicht in Richtung des Umlaufs orientiert ist.

Auf diese Weise verlieren die dunkleren Regionen ihr Oberflächeneis und werden immer dunkler, die anderen Bereiche bekommen Eis hinzu und werden immer heller - ein Prozess, der sich immer weiter beschleunigt. Das Ergebnis ist, so die Forscher, dass es auf Iapetus praktisch keinerlei Graustufen gibt, sondern nur schwarz und weiß.

Doch noch ist nicht alles geklärt: Die Ultraviolett-Daten sprechen auch für das Vorhandensein von nicht-eishaltigem Material in den hellen Regionen. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, ob dieses identisch mit dem Material in den dunklen Bereichen ist. "Die Ultraviolett-Daten können uns eine Menge darüber verraten, wo Wassereis und wo nicht-wasserhaltiges Material zu finden ist", so Amanda Hendrix vom Jet Propulsion Laboratory der NASA, die zum Ultraviolett Imaging Spectrograph-Team von Cassini gehört. "Auf den ersten Blick scheint die Verteilung nicht so zu sein, wie wir erwartet hatten, was sehr interessant ist."

Aus der Existenz von kleinen Kratern im dunklen Bereich, die helles Material hervortreten lassen, folgern die Forscher, dass das dunkle Material relativ dünn ist, was mit anderen Cassini-Messungen übereinstimmt. Lokal könnte es jedoch auch dickere Bereiche geben. Das dunkle Material scheint die helleren Bereiche zu überlagern, was mit der Verdunstungstheorie gut übereinstimmt.

Auch über den mysteriösen Bergrücken gibt es neue Erkenntnisse: So scheint er an einigen Stellen unterbrochen zu sein. Man muss also nicht nur erklären, wie die Bergkette entstanden ist, sondern auch, warum sie nicht um den gesamten Mond verläuft. Da der Bergrücken mit Kratern übersät ist, dürfte er zudem relativ alt sein. Er sieht außerdem zu massiv aus, um ihn als abgestürzten Ring zu deuten, der einmal den Mond umgeben hat.