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CASSINI
Das Geheimnis der kleinen Saturnmonde
von Stefan Deiters
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10. Dezember 2007

Das umfangreiche Datenmaterial, das die Saturnsonde Cassini seit einigen Jahren aus dem Saturnsystem zur Erde sendet, hat Astronomen jetzt geholfen, hinter das Geheimnis des Ursprungs der kleinen Saturnmonde zu kommen, die den Saturn in der Nähe seiner äußeren Ringe umrunden. Sie sind vermutlich die Überbleibsel eines größeren Brockens, der auch für die Existenz der Ringe selbst verantwortlich sein dürfte.

Janus und Prometheus

Die Saturnmonde Janus (oben) und Prometheus. Foto: NASA / JPL / Space Science Institute

Atlas

Zwei Ansichten des Saturnmonds Atlas. Foto: NASA / JPL / Space Science Institute

Pan

Zwei Ansichten des Saturnmonds Pan. Foto: NASA / JPL / Space Science Institute

Schon längere Zeit sind Astronomen der Ansicht, dass die Ringe des Saturn das Ergebnis einer planetaren Katastrophe sind: Ein oder mehrere eisige Brocken, vielleicht einst Monde des Saturn, wurden von einem Asteroiden oder Kometen getroffen und brachen auseinander. Der Staub und Schutt dieses Ereignisses sammelte sich in einer Scheibe um den Planeten und bildete die Ringe. Größere Überreste kreisen noch heute als kleinere Monde um den Saturn.

Um diese These zu überprüfen, waren vor allem möglichst exakte Daten über die in Frage kommenden Saturnmonde nötig. Und diese liegen nun dank Cassini auch vor: Von 14 kleineren Saturnmonden sind inzwischen Größe und Aussehen bekannt, von der Hälfte von diesen sogar Masse und Dichte. Die Forscherteams berichten über die Ergebnisse, die auch neue Hinweise auf die Entstehungsgeschichte einiger Monde enthalten, in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science.

Verräterisch war für die Wissenschaftler die geringe Dichte der inneren Saturnmonde, die etwa nur die Hälfte von dem Wert beträgt, den ein Körper gehabt hätte, der aus reinem Wassereis besteht. Zusätzlich deutete ihr Aussehen darauf hin, dass sie durch das Aufsammeln von Ringmaterial entstanden waren. Doch wie, so fragten sich die Forscher, sollte dies an diesem Ort funktionieren? Die Monde liegen immerhin entweder in oder in großer Nähe zu den Ringen.

"Wir glauben, dass der einzige Weg, auf dem die Monde ihre jetzige Größe erreicht haben könnten - angesichts ihrer Lage im Ringsystem des Saturn - der ist, dass es einen festen Kern gab, der die kleinen, sehr porösen Ringpartikel angezogen und auch an sich gebunden hat", erläutert Carolyn Porco vom Cassini Imaging Team am Space Science Institute in Boulder.

Sowohl relativ einfache Rechnungen als auch umfangreichere Computersimulationen haben nach Angaben der Wissenschaftler ergeben, dass sich Ringpartikel ohne weiteres an einen größeren Körper binden, der in etwa die Dichte von Wassereis hat. Durch diese Vorgänge würde ein Mond selbst in relativer Nähe zu Saturn wachsen können. Das Ergebnis sei ein Mond im Ringgebiet des Saturn, der etwa die zwei- bis dreifache Größe seines Eiskerns aufweist. Für einen Mond mit einem Durchmesser von 30 Kilometern würde man also einen Eiskern von etwa zehn Kilometern Durchmesser benötigen.

"Die Eiskerne", so erläutert Teammitglied Professor Derek Richardson von der University of Maryland, "könnten tatsächlich von dem Ring-bildendenden Ereignis stammen. Sie blieben aber die gesamte Zeit gut geschützt vor weiterem Auseinanderbrechen durch einen Mantel aus Ringteilchen um sie herum." Wann die Ringe entstanden sind, wissen die Astronomen allerdings nicht.

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Doch wie erhielten Saturnmonde wie Pan und Atlas ihr seltsames Aussehen: Die Monde haben einen ausgeprägten Wulst am Äquator. Die Wissenschaftler vermuten, dass dafür eine zweite Wachstumsphase der Monde verantwortlich ist, die begann, als die Ringe schon ihre jetzige Dicke von etwa 20 Metern erreicht hatten.

"Unsere Simulationen zeigen, dass diese Wulste sehr schnell zu einer Zeit entstanden sind, in der die Ringe des Saturn schon sehr dünn waren und sich kleine Akkretionsscheiben um den Äquator von Pan und Atlas gebildet hatten", erklärt Sebastien Charnoz von der Universität Paris-Diderot und dem CEA Sacley. "Die Wulste könnten also die Überbleibsel dieser Akkretionsscheiben sein." 

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siehe auch
Saturn: Ein Gürtel aus kleinen Monden - 25. Oktober 2007
Saturn: Was Propeller über die Ringentstehung verraten - 7. April 2006
Ringplaneten: Recycling verlängert Leben der Ringe - 8. Dezember 2003
Links im WWW
Cassini-Huygens, Seiten der NASA
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