Gesundheit : Des Saturns neue Ringe

Ein Potsdamer Forscher entwickelte eine Theorie, wie der Planet zu seinem Kranz kam. Jetzt ist klar: Er hat Recht

Roland Knauer

Nach kosmischen Maßstäben sind die Ringe des Saturn nagelneu. Frank Spahn von der Universität Potsdam ist überzeugt davon, dass der Kranz des Planeten allenfalls seit 100 Millionen Jahren funkelt und vermutet sogar ein deutlich jüngeres Alter. Seiner Meinung nach hat damals ein Komet oder ein anderer kosmischer Bolide einen der Eismonde des Saturn getroffen und zerfetzt. Aus den Trümmern dieses himmlischen Frontalzusammenstoßes entstanden dann die Ringe.

Zu dieser Überlegung kamen der 50-jährige Privatdozent und seine Forschergruppe auf einem Umweg. Die meisten Planetenforscher nahmen nämlich bisher an, die Ringe seien mit rund 4,6 Milliarden Jahren so alt wie das Sonnensystem. Damals zog sich eine dicke Scheibe aus Eis und Staub um die gerade entstandene Sonne. Als sich daraus die Planeten zusammenballten, blieb immer noch jede Menge Eis und Staub übrig, kreiste jetzt aber um die jungen Planeten. Aus ihnen bildeten sich die Monde.

In unmittelbarer Nähe zu einem großen Planeten aber klappt die Bildung eines Mondes nicht: Wie die Schwerkraft von Sonne und Mond das Wasser in den Ozeanen der Erde in Bewegung bringen, wirkt dort die gleiche Gezeitenkraft auf alle Brocken und zerreißt größere Himmelskörper rasch. Deshalb blieb relativ nahe bei den größten Planeten des Sonnensystems nur eine Staubscheibe übrig, die mit der Zeit in Ringe zerfallen ist.

Frank Spahn aber zweifelte an dieser Theorie. Schließlich nagt überall im Kosmos der Zahn der Zeit. Auf der Erde tragen Wind und Regen selbst die höchsten Berge in Millionen Jahren bis auf den Grund ab. Auch im Weltraum lässt Erosion die Ringe des Saturn verschwinden.

So ein Ring besteht nämlich aus vielen Eisbrocken, deren Durchmesser anscheinend zwischen einem Zentimeter und zehn Metern liegt und die in nur zehn Stunden einmal um den Saturn kreisen. Genau wie auf der Autobahn aber auch nicht alle Autos gleich schnell fahren, bewegt sich auch jedes dieser Teilchen ein wenig anders als sein Nachbar. Bei dichtem Verkehr kollidieren sie.

Obwohl die Geschwindigkeitsunterschiede sehr gering sind, wandelt doch jede dieser Kollisionen einen kleinen Teil der Bewegungsenergie in Wärme um oder verformt damit den Unfallgegner. Verlieren die Teilchen aber Bewegungsenergie, werden sie langsamer, können ihre Bahn nicht mehr halten und stürzen schließlich auf den Saturn. Da zusätzlich noch Meteoriten und Strahlung aus den Tiefen des Weltraums auf die Ringe prasseln und die Teilchen abbremsen, zeigen alle Rechnungen, dass die Ringe allenfalls 100 Millionen Jahre alt sein können.

Demnach müssen die Ringe des Saturns erst viel später entstanden sein. Im Mai 1994 konnten die Menschen in aller Welt live beobachten, wie so etwas passiert sein muss. Damals stürzte der Komet Shoemaker-Levy spektakulär in den Jupiter. Solche Kollisionen sind im Planetensystem gar nicht so selten. Hätte aber ein solcher Komet mit vielleicht zehn Kilometern Durchmesser einen der kleinen Eismonde getroffen, von denen einige um die Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun kreisen, würde dieser Zusammenstoß den Mond zerreißen. Übrig blieben viele Eistrümmer, die sich in einer Scheibe um den Hauptplaneten sammeln würden.

Auch diese Theorie hat einen Haken. Entstehen sollten nämlich Trümmer aller Größen zwischen der Dimension eines Eiswürfels und den Ausmaßen des Zehn-Kilometer-Projektils. Anscheinend aber bestehen die Ringe um den Saturn nur aus bis zu zehn Meter großen Trümmern. Das passt zwar hervorragend zur Theorie, der Saturn hätte seine Ringe von Anfang an gehabt. Dann würde die riesige Schwerkraft des Planeten verhindern, dass sich die kleinen Teilchen zu Trümmern zusammenballen, die größer als ein Einfamilienhaus sind.

1990 aber entdeckten US-amerikanische Forscher einen kleinen Eismond mit rund zehn Kilometern Durchmesser mitten in den Ringen. Dieser „Pan“ genannte Brocken schubst in einem komplizierten Wechselspiel aus Anziehungskraft und Reibung durch Kollisionen mit anderen Ringteilchen diese anscheinend weg, bis schließlich eine 325 Kilometer breite Lücke in den Ringen entstanden ist.

Das brachte die Potsdamer Forscher auf eine weitere Idee: So kleine Monde wie „Pan“ lassen sich ähnlich schlecht entdecken wie ein in Meereswellen schaukelndes Schiff aus der Luft. Fährt das Schiff dagegen, sieht man seine Bugwelle. Nun sollten auch größere Trümmer in den Ringen des Saturn eine Bugwelle bilden, wenn sie andere Brocken wegschieben. Allerdings reicht es nur dann für eine richtige Lücke, wenn der Mini-Mond einen Durchmesser von mehr als einem Kilometer hat, zeigen die Rechnungen von Frank Spahn. 2005 entdeckte die „Cassini“-Sonde tatsächlich den Mond „Daphnis“, der fünf Kilometer Durchmesser misst und eine 42 Kilometer breite Bahn freifegt.

Zwei Mini-Monde reichen noch nicht als Beweis für die Jugendlichkeit der Saturnringe. Den können nur Trümmer mit bis zu 1000 Metern Durchmesser liefern, die ebenfalls beim Zerbersten eines Eismondes nach der Kollision mit einem kosmischen Boliden entstehen sollten. Diese aber fegen keine Bahn frei, sondern wirbeln die Trümmer in ihrer Nähe nur so stark durcheinander, dass eine Art Propeller entsteht.

Als Matthew Tiscareno und seine Kollegen von der Cornell-Universität mit Hilfe der Raumsonde Cassini genauer hinschauten, entdeckten sie prompt vier solcher Propeller, berichten sie im Fachblatt „Nature“ (Band 440, Seite 648). Damit können Frank Spahn und sein Mitarbeiter Jürgen Schmidt in der gleichen Ausgabe von „Nature“ (Band 440, Seite 614) feststellen: Der Saturn hat seine funkelnden Ringe erst vor kurzem erhalten.

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