Die Saturnringdichte ist eine Illusion

Saturn über die Raumsonde Cassini.

Saturn und seine Ringe über die umlaufende Raumsonde Cassini.


Die Ringe des Saturn sehen durch Teleskope solide aus, und Hunderte von Jahren dachten viele, sie seien solide. Aber die Festigkeit der Saturnringe erwies sich als Illusion, und seit Raumsonden mit der Erforschung des Sonnensystems begonnen haben, kennen wir die Ringe des Saturn als Milliarden separater Monde. Jetzt – mit Daten vonCassini-Mission der NASA– Forscher, die zum ersten Mal die zentralen Teile von Saturns B-Ring „gewogen“ haben, zeigten, dass die Saturnringe uns eine weitere optische Täuschung präsentieren. Ihre Ergebnisse zeigen, dass die dichterensuchenBereiche in den Ringen enthalten nicht unbedingt mehr Material.

Tatsächlich sagten sie, obwohl einige Teile des B-Rings bis zu zehnmal undurchsichtiger (weniger durchsichtig) sind als der benachbarte A-Ring, könnte der B-Ring nur das Zwei- bis Dreifache der Masse des A-Rings haben.


Die Forscher sagten in aStellungnahmevon JPL:

Es scheint intuitiv, dass ein undurchsichtiges Material mehr Stoff enthalten sollte als ein durchscheinenderes Material. Zum Beispiel enthält schlammiges Wasser mehr Schmutzpartikel als klares Wasser. Ebenso könnte man meinen, dass in den Ringen des Saturn undurchsichtigere Bereiche eine größere Materialkonzentration enthalten als Orte, an denen die Ringe transparenter erscheinen.

Aber diese Intuition trifft nicht immer zu…

[In dieser Analyse fanden wir] überraschend wenig Korrelation zwischen der Dichte eines Rings – in Bezug auf seine Opazität und Reflexionsfähigkeit – und der Menge an Material, die er enthält.




Das Studium warveröffentlichtonline von der ZeitschriftIkarusEnde Januar 2016.

Der B-Ring des Saturn ist der undurchsichtigste der Hauptringe und erscheint auf diesem Cassini-Bild, das von der unbeleuchteten Seite der Ringebene aufgenommen wurde, fast schwarz. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Saturns B-Ring ist der undurchsichtigste der Hauptringe und erscheint in diesem Cassini-Bild, das von der unbeleuchteten Seite der Ringebene aufgenommen wurde, fast schwarz. Eine neue Studie zeigt jedoch, dass der B-Ring nicht mehr Material enthält. Bild über NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Einige Teile des B-Rings von Saturn sind bis zu zehnmal undurchsichtiger als der benachbarte A-Ring, aber der B-Ring kann nur das Zwei- bis Dreifache der Masse des A-Rings wiegen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Einige Teile des B-Rings des Saturn sind bis zu 10-mal undurchsichtiger als der benachbarte A-Ring, aber der B-Ring kann nur das Zwei- bis Dreifache der Masse des A-Rings wiegen. Bild über NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Diese Wissenschaftler haben dieMassendichtedes B-Rings – seiner Masse pro Volumeneinheit – an mehreren Stellen durch AnalyseSpiraldichtewellen. Laut JPL-Statement sind dies:


… feine Ringmerkmale, die durch die Schwerkraft erzeugt werden, die an Ringpartikeln von Saturnmonden und der eigenen Schwerkraft des Planeten zerrt. Die Struktur jeder Welle hängt direkt von der Masse in dem Teil der Ringe ab, in dem sich die Welle befindet.

Sie verwendeten eine neue Technik, um Daten der Raumsonde Cassini zu analysieren, die gewonnen wurden, als ihre Instrumente durch die Ringe auf einen hellen Stern blickten.

Obwohl diese Wissenschaftler ihre einzigartige Analyse nur für den B-Ring des Saturn durchgeführt haben, sagen sie, dass die Ergebnisse mit früheren Studien übereinstimmen, die verschiedene Techniken verwendeten, um ähnliche Schlussfolgerungen über die anderen Hauptringe des Saturn zu ziehen.

Sie sagten auch, dass sie festgestellt haben, dass die Opazität des B-Rings zwar über seine Breite stark variiert, die Masse – oder Menge des Materials – jedoch von Ort zu Ort nicht sehr unterschiedlich ist.


Und sie sagten, dass diese neue Forschung über die Masse der Saturnringe wichtige Auswirkungen auf das Alter der Ringe hat, und erklärten:

Ein weniger massiver Ring würde sich schneller entwickeln als ein Ring, der mehr Material enthält, und würde schneller durch Staub von Meteoriten und anderen kosmischen Quellen verdunkelt.

Je weniger massiv der B-Ring ist, desto jünger könnte er also sein – vielleicht ein paar hundert Millionen Jahre statt ein paar Milliarden.

Der B-Ring ist der hellste Ring des Saturn, wenn er im reflektierten Sonnenlicht betrachtet wird. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Der B-Ring ist der hellste Saturnring, wenn er im reflektierten Sonnenlicht betrachtet wird. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Der Hauptautor der Studie ist Matthew Hedman, ein an Cassini teilnehmender Wissenschaftler an der Universität Idaho, Moskau. Herman versuchte, das scheinbar kontraintuitive Ergebnis seiner Studie zu erklären, indem er sagte:

Derzeit ist noch nicht klar, wie Regionen mit gleicher Materialmenge so unterschiedliche Opazitäten aufweisen können. Es könnte etwas mit der Größe oder Dichte einzelner Partikel zu tun haben, oder es könnte etwas mit der Struktur der Ringe zu tun haben.

Cassini-Co-Ermittler Phil Nicholson von der Cornell University, Ithaca, New York, fügte hinzu:

Schein trügt. Eine gute Analogie ist, dass eine neblige Wiese viel undurchsichtiger ist als ein Schwimmbad, obwohl das Becken dichter ist und viel mehr Wasser enthält.

Trotz der geringen Masse, die Hedman und Nicholson gefunden haben, wird angenommen, dass der B-Ring immer noch den Großteil des Materials im Ringsystem des Saturn enthält, sagten diese Wissenschaftler.

Sie sagten, eine genauere Messung der Gesamtmasse der Saturnringe sei in Vorbereitung. Zuvor hatte Cassini das Schwerefeld des Saturn gemessen und den Wissenschaftlern die Gesamtmasse von Saturn und seinen Ringen mitgeteilt. 2017 wird Cassini die Masse des Saturn allein bestimmen, indem er in der letzten Phase seiner Mission nur innerhalb der Ringe fliegt.

Der Unterschied zwischen den beiden Messungen soll schließlich die wahre Masse der Ringe aufdecken.

Erfahre mehr über Cassinis waghalsiger Sprung durch die Ringe des Saturn in den ForVM News im Video

Genießen Sie ForVM? Melden Sie sich noch heute für unseren kostenlosen täglichen Newsletter an!

Fazit: Forscher, die zum ersten Mal die zentralen Teile von Saturns B-Ring „gewogen“ haben, zeigten, dass die dichterensuchenBereiche enthalten nicht unbedingt mehr Material.

Lesen Sie mehr von NASA/JPL