Die Cassini-Mission zum Saturn endete vor anderthalb Jahren, aber die wissenschaftlichen Ergebnisse stammen immer noch aus allen gesammelten Daten. Als Cassini in den letzten Monaten näher an Saturn heranrückte, warf er einen sehr detaillierten Blick auf die Ringe des Gasriesen, die zwischen ihnen und dem Planeten selbst wanderten. Diese detaillierte Untersuchung warf einige Fragen zu allen Wechselwirkungen auf, die diese Ringe formen.
Ein neues in Science veröffentlichtes Papier präsentiert einige der Ergebnisse von Cassinis Nahaufnahme der Ringe.
Winzige Moonlets gibt es im Saturn-Ringsystem im Überfluss, und diese Körper interagieren mit den eisigen Partikeln, aus denen der Großteil der Ringe besteht. Dies führt zu einer Vielzahl von Formen und Texturen in der Ringstruktur, ähnlich wie Planeten in der protoplanetaren Scheibe um einen Stern gebildet werden. Das heißt, die Ringe sind wie ein Labor, in das Wissenschaftler hineinschauen können, um etwas über die Bildung von Planeten zu lernen.
"Diese neuen Details darüber, wie die Monde die Ringe auf verschiedene Weise formen, bieten ein Fenster in die Entstehung des Sonnensystems ..."
Hauptautor und Cassini-Wissenschaftler Matt Tiscareno vom SETI-Institut in Mountain View, Kalifornien.
Während des letzten Blicks des Cassini-Raumschiffs auf die Ringe entdeckte es Texturen und Muster, die von klumpig bis strohartig reichten. Diese Vielfalt wirft Fragen auf, wie genau sie geformt wurden und welche Geschichte der Interaktionen sie geprägt hat. Zu den Fragen kommt hinzu, wie sich Farbe, Temperatur und Chemie in der Ringstruktur ändern.
Aber wie viel Wissenschaft wirft diese Studie sowohl neue Fragen auf als auch wirft ein Licht auf bestehende Fragen.
Der F-Ring ist der äußerste bestimmte Ring in der Saturnringstruktur und wahrscheinlich der aktivste. Es enthält Funktionen, die in Zeiträumen von nur wenigen Stunden variieren können. Eine Studie aus dem Jahr 2008 zeigte, dass im F-Ring mehrere Moonlets am Werk sind und ihre Kollisionen und Gravitationseffekte für einige der Klumpen und Längskanäle in diesem Ring verantwortlich sind.
In dieser neuen Arbeit haben sich die Forscher auf eine Reihe von aufprallerzeugten Streifen im F-Ring konzentriert, die dieselbe Länge und Ausrichtung haben. Sie schließen daraus, dass eine Herde von Impaktoren, die gleichzeitig die Ringe getroffen haben, dafür verantwortlich sind. Dies ist wichtig, da es Kometenreste als Ursache ausschließt und die Rolle hervorhebt, die Materialströme, die den Saturn umkreisen, bei der Gestaltung der Struktur der Ringe spielen.
"Diese neuen Details darüber, wie die Monde die Ringe auf verschiedene Weise formen, bieten ein Fenster in die Bildung des Sonnensystems, in dem sich auch Scheiben entwickeln, die unter dem Einfluss von Massen eingebettet sind", sagte der Hauptautor und Cassini-Wissenschaftler Matt Tiscareno vom SETI Institut in Mountain View, Kalifornien.
Die hervorragenden Nahaufnahmen der Ringe, die Cassini während seiner Ringweidebahnen zwischen Dezember 2016 und April 2017 aufgenommen hat, zeigten drei verschiedene Arten von Strukturen: klumpig, glatt und streifig. Sie zeigen auch deutlich, dass die drei Typen in Gürteln mit scharfen Grenzen zueinander existieren. Der Grund dafür ist unklar, da Wissenschaftler keine mit den Riemen verbundenen Ringeigenschaften identifizieren können.
"Die Eigenschaften der Partikel müssen etwas anderes sein ... und wir wissen noch nicht, was es ist."
Hauptautor und Cassini-Wissenschaftler Matt Tiscareno vom SETI-Institut in Mountain View, Kalifornien.
"Dies sagt uns, dass das Aussehen der Ringe nicht nur davon abhängt, wie viel Material vorhanden ist", sagte Tiscareno. „Die Eigenschaften der Partikel müssen etwas anderes haben, was sich möglicherweise darauf auswirkt, was passiert, wenn zwei Ringpartikel kollidieren und voneinander abprallen. Und wir wissen noch nicht, was es ist. "
Cassini hatte noch mysteriösere Befunde, die mit seinem Visible and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) aufgedeckt wurden. Wie der Name schon sagt, wurden die Ringe sowohl im sichtbaren als auch im Infrarotbereich abgebildet. VIMS fand ungewöhnlich schwache Wassereisbänder im äußersten Teil des A-Rings. Dies ist ein unerwarteter Befund, da dieser Bereich bekanntermaßen stark reflektierend ist und ein hohes Reflexionsvermögen normalerweise weniger kontaminiertes Eis und damit stärkere Wassereisbänder bedeutet.
VIMS hielt weitere Überraschungen bereit. Während Wissenschaftler bereits wussten, dass Wassereis der Hauptbestandteil der Saturnringe ist, waren sie sich ziemlich sicher, dass andere Eisarten wie Ammoniak- und Methaneis vorhanden waren. Aber VIMS konnte weder eines dieser beiden Eisarten noch organische Verbindungen finden, die angesichts des organischen Materials, das Cassini zuvor vom D-Ring in die Saturnatmosphäre gefunden hatte, vorhanden sein sollten.
"Wenn organische Stoffe in großen Mengen vorhanden wären - zumindest in den Hauptringen A, B und C - würden wir sie sehen", sagte Phil Nicholson, VIMS-Wissenschaftler von Cassini an der Cornell University in Ithaca, New York. "Ich bin noch nicht davon überzeugt, dass sie ein Hauptbestandteil der Hauptringe sind."
Dies sind interessante neue Erkenntnisse für Saturn-Wissenschaftler und Rätsel, deren Erklärung neue Modelle erfordert. Aber keiner von ihnen kann Cassinis überraschendste Entdeckung übertreffen: dass die Saturnringe viel jünger sind als bisher angenommen.
Laut Jeff Cuzzi vom NASA Ames Research Center treten wir in eine neue Phase des Saturn-Studiums ein, in der neue Modelle entwickelt werden, um diese neuen Erkenntnisse zu erklären.
"Wir sehen so viel mehr und näher und bekommen neue und interessantere Rätsel", sagte Cuzzi. "Wir befinden uns gerade in der nächsten Phase, in der neue, detaillierte Modelle der Ringentwicklung erstellt werden - einschließlich der neuen Entdeckung aus Cassini-Daten, dass die Ringe viel jünger als Saturn sind."
Die Wissenschaft ist sowohl aufregend als auch frustrierend, weil jeder neue Fortschritt im Verständnis seine eigenen Fragen mit sich bringt. Dies gilt sicherlich für die neue Forschung, die auf den Daten von Cassinis genauestem Blick auf Saturn und seine Ringe basiert.
"Es ist, als würde man die Leistung noch einmal erhöhen, was wir in den Ringen sehen konnten. Alle haben nur eine klarere Vorstellung davon, was los ist “, sagte Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA. "Mit dieser zusätzlichen Lösung wurden viele Fragen beantwortet, aber es bleiben noch so viele verlockende."
Quellen:
- Pressemitteilung: Cassini von der NASA enthüllt neue Skulpturen in Saturnringen
- Forschungsbericht: Cassini-Huygens 'Erforschung des Saturn-Systems: 13 Jahre Entdeckung
- Forschungsbericht: Die Bestimmung der Struktur des Saturn-F-Rings durch nahe gelegene Moonlets
- NASA: Cassini Mission
- Space Magazine: Mimas schiebt sich wie ein Schneepflug durch die Ringe des Saturn
