Warum hat Saturn Ringe um sich?

Saturns markante Ringe machen es zu einem der schönsten Objekte, die Sterngucker am Himmel entdecken können. Das prächtige Ringsystem ist auch durch ein kleines Teleskop sichtbar, wenn auch nicht mit viel Detail. Die besten Aussichten stammen von Raumfahrzeugen wie den Voyagers und den Cassini-Missionen. Durch diese engen Begegnungen haben Planetenwissenschaftler viele Informationen gewonnen, die dazu beitragen, den Ursprung, die Bewegungen und die Entwicklung der Saturnringe zu beleuchten. 

Die zentralen Thesen

• Saturnringe bestehen größtenteils aus Eis, durchsetzt mit Staubpartikeln. 
• Saturn verfügt über sechs Hauptringsysteme mit Unterteilungen zwischen ihnen.
• Die Ringe können sich gebildet haben, als ein kleiner Mond zu nahe an den Saturn herangewandert ist und in Stücke zerbrochen ist, aber Partikel können auch von streunenden Kometen oder Asteroiden stammen.
• Es wird angenommen, dass die Ringe ziemlich jung sind, nur ein paar hundert Millionen Jahre alt, und laut NASA könnten sie sich in den nächsten hundert Millionen Jahren auflösen.

Durch ein Teleskop sehen die Ringe des Saturn fast fest aus. Einige frühe Astronomen, wie Jean-Dominique Cassini, konnten identifizieren, was wie "Lücken" oder Brüche in den Ringen aussah. Der größte von ihnen wurde nach dem berühmten Astronomen, der Cassini-Division, benannt. Zuerst dachten die Leute, die Pausen seien leere Bereiche, aber die Ansichten von Raumfahrzeugen des 20. Jahrhunderts zeigten, dass sie auch mit Material gefüllt waren. 

Wie viele Ringe hat Saturn??

Es gibt sechs Hauptringregionen. Die wichtigsten sind die A-, B- und C-Ringe. Die anderen, D (am nächsten), E, ​​F und G sind viel schwächer. Eine Karte der Ringe zeigt sie in der folgenden Reihenfolge, beginnend direkt über der Oberfläche des Saturn und nach außen bewegend: D, C, B, Cassini-Division, A, F, G und E (am weitesten entfernt). Es gibt auch einen sogenannten "Phoebe" -Ring, der genauso weit entfernt ist wie der Mond Phoebe. Die Ringe werden alphabetisch nach der Reihenfolge benannt, in der sie entdeckt wurden.

Dieses von der Cassini-Raumsonde aufgenommene Bild erfasst nahezu die gesamten Regionen des Ringsystems. NASA / JPL / Weltraumwissenschaftliches Institut / Wikimedia Commons / Public Domain

Die Ringe sind breit und dünn, wobei sich der breiteste bis zu 282.000 Kilometer vom Planeten entfernt befindet, aber an den meisten Stellen nur einige zehn Fuß dick ist. Das System besteht aus Tausenden von Ringen, die aus Milliarden von Eisstücken bestehen, die den Planeten umkreisen. Die Ringpartikel bestehen größtenteils aus sehr reinem Wassereis. Die meisten Stücke sind ziemlich klein, aber einige haben die Größe von Bergen oder sogar kleinen Städten. Wir können sie von der Erde aus sehen, weil sie hell sind und viel Sonnenlicht reflektieren. 

Künstlervorstellung der Verklumpung von Ringmaterial im Orbit um den Saturn. Einige Ringpartikel sind groß, während andere klein sind. NASA / JPL / Universität von Colorado / Wikimedia Commons / Public Domain

Ringteilchen werden durch Gravitationswechselwirkungen untereinander und mit kleinen Monden, die in den Ringen eingebettet sind, an Ort und Stelle gehalten. Diese "Hirtensatelliten" treiben Herden auf den Ringpartikeln.

Wie der Saturn zu seinen Ringen kam

Während Wissenschaftler immer gewusst haben, dass Saturn Ringe hat, wissen sie nicht, wie lange die Ringe bestanden haben und wann sie entstanden sind. Es gibt zwei Haupttheorien.

So geboren, Theorie Eins

Viele Jahre lang gingen Wissenschaftler davon aus, dass der Planet und seine Ringe früh in der Geschichte des Sonnensystems entstanden sind. Sie glaubten, die Ringe bestünden aus vorhandenen Materialien: Staubpartikeln, felsigen Asteroiden, Kometen und großen Eisblöcken.

Diese Theorie galt bis zu den ersten Erkundungen von Raumfahrzeugen durch die Voyager-Missionen ab 1981. Bilder und Daten zeigten Veränderungen in den Ringen, auch über kurze Zeiträume. Die Cassini-Mission lieferte zusätzliche Informationen, die die Wissenschaftler noch analysieren, und wies darauf hin, dass Ringteilchen in kurzen Zeiträumen verloren gehen. Ein weiterer Hinweis auf das Alter der Ringe ist das sehr reine Wassereis der Partikel. Wissenschaftler argumentieren, dass dies bedeutet, dass die Ringe viel, viel jünger als Saturn sind. Ältere Eispartikel würden sich mit der Zeit durch Staub verdunkeln. Wenn das wahr ist, könnten die Ringe, die wir jetzt sehen, nicht auf Saturns Ursprünge zurückgehen.

Ein zerbrochener Mond, Theorie zwei

Alternativ könnte das derzeitige Ringsystem entstanden sein, als ein Mond von der Größe von Mimas vor etwa 200 Millionen Jahren zu nahe am Saturn herabirrte und aufgrund der immensen Schwerkraft des Saturn auseinanderbrach. Die resultierenden Teile wären dann in die Umlaufbahn um den Saturn gefallen und hätten die Ringe geschaffen, die wir heute sehen. Es ist möglich, dass sich dieses Szenario des Zerfalls des Mondes über die Lebensdauer des Planeten von 4,5 Milliarden Jahren oft abgespielt hat. Die Ringe, die wir heute sehen, sind nach dieser Theorie nur die neuesten.

Es ist auch möglich, dass eine sehr frühe "titanähnliche" Welt an der Entstehung der Ringe beteiligt war, die ein System bildeten, das viel größer und massiver war als die heutigen.

Hast Du gewusst?

Saturn ist nicht der einzige Planet mit Ringen. Riesiger Jupiter, geheimnisvoller Uranus und kühler Neptun haben sie außerdem.

Unabhängig davon, wie sie sich gebildet haben, ändern sich die Saturnringe im Laufe der Zeit weiter und gewinnen an Material, wenn kleinere Objekte zu nahe kommen. Basierend auf Daten, die während der Cassini-Mission gesammelt wurden, glauben die Wissenschaftler, dass die Ringe interplanetaren Staub anziehen, wodurch im Laufe der Zeit verloren gegangene Materialien wieder aufgefüllt werden können. Die Aktivität der Hirtenmonde in den Ringen verursacht auch Veränderungen in den Ringen.

Diese Sammlung von Cassini-Bildern bietet einen Kontext zum Verständnis der Position und des Maßstabs propellerförmiger Merkmale, die im Saturn-A-Ring beobachtet werden. NASA / JPL / Weltraumwissenschaftliches Institut / Wikimedia Commons / Public Domain

Die Zukunft der Saturnringe

Wissenschaftler haben eine Reihe von Theorien darüber, wie sich die gegenwärtigen Ringe auflösen könnten, aber die meisten sind sich einig, dass sie wahrscheinlich nicht sehr lange halten werden. Neue Ringe würden sich nur bilden, wenn etwas nahe genug wäre, um auseinandergerissen zu werden. Andere kleinere Partikel, die von den nahen Monden gejagt werden, können sich in den Weltraum ausbreiten und für das System verloren gehen. Während die Monde selbst nach außen wandern, breiten sich die Ringpartikel, die sie "hüten", aus.

Teilchen könnten in den Saturn "regnen" oder sich in den Weltraum zerstreuen. Außerdem könnten Bombardements und Kollisionen mit Meteoroiden Partikel aus der Umlaufbahn werfen. Mit der Zeit könnten diese Aktionen dazu führen, dass die Ringe an Masse verlieren und schließlich vollständig verschwinden. Cassini-Daten weisen auf die Idee hin, dass die gegenwärtigen Ringe höchstens einige hundert Millionen Jahre alt sein könnten. Sie können erst weitere hundert Millionen Jahre dauern, bevor sie sich in den Weltraum oder in den Planeten auflösen. Das bedeutet, dass die Saturnringe im Vergleich zum Planeten vergänglich sind und dass der Planet viele Ringsätze haben könnte, da kleinere Welten während des Saturnlebens zu nahe gewandert sind.

Eines sind sich die Wissenschaftler einig: Zeit bedeutet verschiedene Dinge für die Lebensdauer eines Planeten, und wir werden die atemberaubenden Ringe des Saturn noch viele Jahrtausende länger zu schätzen wissen.

Quellen

Grossman, Lisa. „Saturns Ringe könnten zerrissene Monde sein.“ Science News für Studenten, 24. Januar 2018. 

"Wie dick sind die Saturnringe?" Referenzschalter, Hubblesite.

"Saturn." NASA, 25. April 2019.

Steigerwald, Bill. "Die NASA-Forschung zeigt, dass Saturn seine Ringe im schlimmsten Fall verliert." Nancy Jones, NASA, 17. Dezember 2018, Greenbelt, Maryland.