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SATURN
Ringsystem ein zerbrochener Mond?
von Rainer Kayser
14. Dezember 2010

Durch sein eindrucksvolles Ringsystem hebt sich der Saturn deutlich von den anderen Planeten des Sonnensystems ab. Wie die Ringe allerdings genau entstanden sind, wissen Astronomen bis heute nicht. Computersimulationen einer amerikanischen Forscherin könnten nun eine alte Theorie wiederbeleben: Entstanden die Ringe durch das Auseinanderbrechen eines großen Mondes?

Saturn

Blick von Cassini auf die Ringe des Saturn. Bild: NASA / JPL / Space Science Institute [mehr über dieses Bild]

Die Entstehung des außergewöhnlichen Ringsystems um den Planeten Saturn ist für die Astronomen immer noch ein Rätsel. Computersimulationen einer amerikanischen Forscherin hauchen nun einer alten Theorie neues Leben ein: Die Ringe könnten durch den Zerfall eines großen Mondes entstanden sein. Die in der Online-Ausgabe des Fachblatts Nature präsentierten Simulationen zeigen, dass sich bei diesem Vorgang die äußeren, wasserreichen Schichten des Mondes ablösen, während der felsige Kern auf den Planeten herab stürzt.

"Für den Ursprung der Saturnringe gibt es bislang keine adäquate Erklärung", betont Robin Canup vom Southwest Research Institute in Boulder im US-Bundesstaat Colorado. "Die gegenwärtigen Ringe bestehen zu über 90 bis 95 Prozent aus Wassereis. Ursprünglich müssen sie daher aus nahezu reinem Wassereis bestanden haben, da sie im Laufe der Zeit durch Meteoroide verunreinigt wurden." Und genau dies ist die Schwachstelle der bisherigen Modelle: Sie können den hohen Wasseranteil nicht erklären.

Mit einer Ausnahme: Bereits im 19. Jahrhundert schlug der französische Astronom und Mathematiker Édouard Albert Roche vor, ein Mond könnte sich Saturn so weit genähert haben, dass er von den Gezeitenkräften des Planeten zerrissen worden ist. Doch da nicht klar war, warum ein Mond sich dem Planeten nähern sollte, verlor diese Theorie gegenüber alternativen Ideen wie dem Zusammenstoß eines Mondes mit einem Asteroiden oder Kometen an Popularität. In den vergangenen Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass Migration eine wichtige Rolle in der Entstehungsphase von Planeten und Monden spielt.

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Hier setzt die Simulation von Canup an. Die Wissenschaftlerin geht von einem großen Mond ähnlich Titan und den großen Monden Jupiters aus, der einen Kern aus Gestein und Metall besitzt und einen Mantel aus gefrorenem Wasser. In der letzten Phase der Planetenentstehung wanderte dieser Mond durch die Wechselwirkung mit der noch vorhandenen Gaswolke, aus der Saturn und seine Monde entstanden sind, zu nahe an den Planeten heran. Die starken Gezeitenkräfte führten zu einer Auflösung des Mondes: Die äußeren Schichten bildeten einen Ring, der zunächst die tausendfache Masse der heutigen Saturnringe besaß, während der Kern des Mondes auf Saturn herab stürzte.

Im Laufe der Jahrmilliarden hat das Ringsystem einen Großteil seiner Masse verloren, dabei aber seinen hohen Wasseranteil behalten. Ein Teil des nach außen abströmenden Ringmaterials hat dabei neue, wasserhaltige Monde geformt. Canup schlägt vor, mit der Raumsonde Cassini den genauen Anteil an Verunreinigungen in den Saturnringen zu bestimmen - und damit das Alter des Ringsystems. Hat sie mit ihrer Theorie Recht, so müssten die Ringe rund 4,5 Milliarden Jahre alt sein, etwa genauso alt wie der Planet selbst.

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Cassini: Das Geheimnis der kleinen Saturnmonde - 10. Dezember 2007
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