Astrophysik

Staub auf dem Mond Japetus

Von Hermann-Michael Hahn

Der Saturnmod Japetus, augenommen von der Sonde Cassini. Die dunkle Färbung der Vorderseite des Trabanten wird von Material erzeugt, das der größte Ring des Planeten Saturn vom Mond Phoebe heranträgt.

15. Oktober 2009 Die Entdeckung eines ausgedehnten Staubringes macht deutlich, dass der Saturn auch noch nach fünf Jahren intensiver Erforschung durch die Raumsonde Cassini für Überraschungen gut ist. Mit dem Weltraumteleskop Spitzer ist jetzt – wie bereits berichtet – ein Staubring aufgespürt worden, der einem aufgeblasenen Reifen ähnelt und dessen Partikeln zwischen sechs und dreizehn Millionen Kilometer vom Saturn entfernt sind. Damit reicht das Gebilde nahe an die Bahn des rund 220 Kilometer großen Saturnmondes Phoebe heran, der den Planeten weit außerhalb der übrigen bekannten Monde und Ringe auf einer gegenüber deren Ebene geneigten Bahn retrograd, also wie ein „Geisterfahrer“, umrundet. Es wird vermutet, dass die beim Aufprall kleinerer und größerer Meteoriten abgesprengten Partikeln dem Schwerefeld des Mondes entweichen und dann im Anziehungsbereich des Saturns langsam nach innen driften.

Einige Forscher hatten die Existenz eines solchen von Phoebe ausgehenden Staubregens schon länger vermutet. Damit lässt sich nämlich die merkwürdige Asymmetrie in der Oberflächenhelligkeit des weiter innen kreisenden Saturnmondes Iapetus erklären. Dieser bereits 1671 von Giovanni Cassini entdeckte Mond erscheint auf der vorauseilenden Seite deutlich dunkler als auf der nachfolgenden Hälfte. Andere Wissenschaftler hatten als Ursache für diese Asymmetrie einen Vulkanismus vermutet, durch den dunkles Material aus dem Innern des Mondes an die Oberfläche gedrungen sein könnte. Allerdings lässt die geringe mittlere Dichte von Iapetus keine großen Mengen an Gesteinsmaterial im Innern erwarten.

Luftige Strukturen

Aus den Infrarotbeobachtungen des Spitzer-Teleskops haben Doug Hamilton von der University of Maryland sowie Anne Verbiscer und Michael Skrutskie von der University of Virginia hergeleitet, dass die Dichte des jetzt aufgefundenen Staubrings zwar extrem gering ist. Dieser kann aber trotzdem innerhalb einiger Milliarden Jahre genügend Material für eine bis zu mehrere Meter dicke Staubschicht auf Iapetus freigesetzt haben. Voraussetzung ist, dass durch Meteoriteneinschläge auf Phoebe ständig Material nachgeliefert wird, wie die Forscher in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift „Nature“ berichten.

Insgesamt weist der Ring große Ähnlichkeiten mit den sogenannten Gossamer-Ringen des Jupiters auf, extrem luftigen Strukturen, die den Planeten innerhalb der vier großen, von Galilei entdeckten Monde umgeben. Die Gossamer-Ringe werden durch winzige Staubteilchen gespeist, die bei Meteoriteneinschlägen auf die beiden Trabanten Adrastea und Metis freigesetzt worden sind.

Abschätzung der Rotationsdauer

Zum Thema

Dass sich auch die beiden Planeten selbst stärker ähneln als bislang bekannt, hat eine neue Bestimmung der Rotationsdauer des Saturns gezeigt. Bei Gasplaneten, die keine fixierten Oberflächendetails aufweisen, ist der exakte Betrag der Rotation schwer zu ermitteln. In der Regel stützt man sich auf periodische Schwankungen der Radiostrahlung, die von dem mit herumgewirbelten Magnetfeld angeregt wird. Da beim Saturn die Magnetfeldachse mit der Rotationsachse zusammenfällt, treten bei ihm solche Schwankungen allerdings nicht auf. Es ist daher wenig verwunderlich, dass der vor fast dreißig Jahren von Voyager-Daten hergeleitete Wert von etwa 10 Stunden 39 Minuten nicht richtig war. Vergleichende Messungen mit der Cassini-Sonde haben schon vor ein paar Jahren einen Wert von 10 Stunden 47 Minuten geliefert.

Aus theoretischen Überlegungen zu den Strömungsverhältnissen in der Saturnatmosphäre haben englische und amerikanische Wissenschaftler jetzt eine wahrscheinliche Rotationsdauer von etwa 10 Stunden 34 Minuten hergeleitet. Während die früheren Ergebnisse darauf hindeuteten, dass die verschiedenen Wolkenschichten den Planeten teils langsamer und teils schneller, aber auf jeden Fall gleichgerichtet umströmen, so erweisen sich die Bewegungen, bezogen auf die „Oberfläche“ des Planeten, nunmehr als wechselweise gegenläufig. Zonen mit einer ostwärts gerichteten Strömung grenzen an Bänder mit westwärts gerichteten Winden. Solche Verhältnisse sind von der Atmosphäre des Jupiters bekannt.

Text: F.A.Z.
Bildmaterial: Nasa

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