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CASSINI
Die Masse von Saturns B-Ring
von Stefan Deiters
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5. Februar 2016

Mithilfe von Daten der Saturnsonde Cassini ist es zwei Wissenschaftlern erstmals gelungen, die Masse des Zentralbereichs des B-Rings des Planeten zu bestimmen. Sie erwies sich als deutlich geringer als erwartet. Zudem stellten sie fest, dass weniger durchsichtige Ringregionen nicht unbedingt auch mehr Masse enthalten müssen und rätseln nun, warum das so ist.

Saturn

Der Gasriese Saturn und sein spektakuläres Ringsystem in einer Aufnahme der Sonde Cassini. Bild: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute [Großansicht]

Die Ringe des Saturn bestehen aus winzigen Partikeln. An manchen Stellen kann man sogar durch die Ringe hindurchschauen, in anderen Regionen ist dies nicht möglich. Intuitiv würde man daher annehmen, dass in genau den Regionen, in denen ein Ring weniger lichtdurchlässig ist, es auch mehr Material gibt, die Konzentration der Ringpartikel also größer ist.

Doch dies ist offenbar nicht unbedingt der Fall: Die Auswertung von Daten der Saturnsonde Cassini hat nämlich ergeben, dass es kaum einen Zusammenhang zwischen dem Durchscheinvermögen und der Helligkeit eines Rings und der Menge an Material gibt, die der Ring enthält. Die Messungen wurden am B-Ring des Planeten durchgeführt, dem hellsten und am wenigsten lichtdurchlässigen Ring von Saturn. Frühere Untersuchungen bei anderen Ringen hatten bereits auf diesen Sachverhalt hingedeutet.

Im Falle des B-Rings stellten die Forscher fest, dass zwar das Durchscheinvermögen des Rings im Verlauf seiner Breite deutlich schwankt, dies für die Masse aber nur sehr eingeschränkt der Fall ist. Dem Team gelang es erstmals die Massendichte an verschiedenen Stellen des fast undurchsichtige Zentrums des B-Rings zu bestimmen. Dies geschah mithilfe der Beobachtung von kleinen Dichtewellen in dem Ring, deren Struktur direkt mit der Massendichte in dem Bereich verknüpft ist, in dem die Welle auftritt.

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"Aktuell ist es uns alles andere als klar, warum die gleiche Menge an Material zu so einem unterschiedlichen Durchscheinvermögen führen kann", gibt Matthew Hedman von der University of Idaho in Moscow zu. "Es könnte etwas mit der Größe oder Dichte von individuellen Teilchen zu tun haben oder auch mit der Struktur der Ringe."

"Das Aussehen kann manchmal in die Irre führen", meint auch sein Kollege Phil Nicholson von der Cornell University in Ithaca. "Ein guter Vergleich wäre der mit einer nebeligen Niederung, die deutlich weniger durchsichtig ist als ein Schwimmbecken, obwohl dieses viel mehr Wasser enthält und daher eine erheblich höhere Dichte hat."

Die Masse der Saturnringe ist für das Verständnis des gesamten Ringsystems von großer Bedeutung: Ein masseärmerer Ring würde sich beispielsweise deutlich schneller entwickeln als ein Ring, der aus einer größeren Menge an Material besteht. Er würde auch schneller sein äußeres Erscheinungsbild verändern - etwa durch den Einfluss von Meteoritenstaub oder von anderen kosmischen Partikeln. Je masseärmer der B-Ring also ist, desto jünger müsste er eventuell sein. Vielleicht ist er also nur wenige hundert Millionen Jahre alt und nicht einige Milliarden Jahre.

"Durch das erstmalige 'Wiegen' des Zentrums des B-Rings ist diese Studie ein wichtiger Schritt, um Alter und Ursprung der Saturnringe zu verstehen", unterstreicht Linda Spilker, die Cassini-Projektwissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA. "Die Ringe sind gewaltig und eindrucksvoll, es ist unmöglich, nicht herausfinden zu wollen, wie sie entstanden sind."

Die Saturnringe unterscheiden sich deutlich von den Ringsystemen, die man um Jupiter, Uranus und Neptun nachgewiesen hat, was ihre Entstehungsgeschichte für die Wissenschaftler so interessant macht. Der helle B-Ring scheint dabei sehr viel masseärmer zu sein, als man bislang angenommen hatte. Trotzdem dürfte sich - trotz der neuen Schätzungen - noch immer das meiste Material des Ringsystems im B-Ring befinden.

Neue Daten über die Masse der Ringe werden im kommenden Jahr von der Sonde Cassini erwartet: Durch die Messung des Gravitationsfeldes konnten Forscher bereits die Masse von Saturn und seinen Ringen relativ genau bestimmen. Zum Ende der Mission wird die Sonde zwischen dem Ringsystem und dem Planeten hindurchfliegen und so die Masse des Planeten allein bestimmen können. Damit sollte sich dann die Masse der Ringe berechnen lassen.

Über ihre Untersuchungen berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel in der Zeitschrift Icarus.

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siehe auch
Cassini: Hatte der Saturn schon immer Ringe? - 13. Dezember 2007
Saturn: Ein Gürtel aus kleinen Monden - 25. Oktober 2007
Cassini: Das Geheimnis des G-Rings - 9. August 2007
Cassini: Neue Ringe und verräterische Muster - 12. Oktober 2006
Saturn: Was Propeller über die Ringentstehung verraten - 7. April 2006
Ringplaneten: Recycling verlängert Leben der Ringe - 8. Dezember 2003
Links im WWW
Cassini, Seite am Jet Propulsion Laboratory der NASA
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