Frisst der Saturn einen seiner Ringe auf?

Der Saturn wird von mehreren Ringen umkreist, wie bereits Galileo Galilei im Jahr 1610 erkannte. Der innerste D-Ring scheint vom Saturn aufgefressen zu werden, wie ein Doktorand in seiner Forschungsarbeit beschreibt.

Was wäre der Saturn ohne seine Ringe. Allerdings könnte einer von ihnen bald verschwinden, wie Joshua Dreyer bei seinen Forschungen herausfand und in seiner Doktorarbeit beschrieb, die er am 23. November am Schwedischen Institut für Weltraumphysik und der Universität Uppsala verteidigte. In seiner Arbeit hat der Forscher die Auswirkungen und die Art des Ringmaterials untersucht, das vom innersten D-Ring in die obere Atmosphäre des Saturns fällt.

Bereits Galileo Galilei entdeckte die Ringe des Saturn

Denken wir an den Saturn, kommen uns sicherlich als erstes seine Ringe in den Sinn. Schon mit kleineren Teleskopen sind sie für Hobbyastronomen sichtbar. Galileo Galilei entdeckte diese Ringe 1610, wobei er die undeutlichen Auswüchse an Saturns Rändern irrtümlich für Henkel hielt, da sein Teleskop weniger leistungsfähig war. Christiaan Huygens korrigierte 1655 diese Annahme, indem er sie als eigenständige Ringe identifizierte, die Saturn umgeben.

Die Ringe bestehen hauptsächlich aus Eispartikeln und Gestein, variierend von Staubkorngröße bis zu einigen Metern. Obwohl das Ringsystem einen Durchmesser von fast 1 Mio. km hat, ist es mit nur wenigen hundert Metern Dicke erstaunlich dünn. Die Ringe werden von innen nach außen als D-, C-, B-, A-, F-, G- und E-Ring klassifiziert. Der lichtschwache D-Ring könnte bald vom Saturn aufgefressen werden und sich auflösen, wie eingangs bereits erwähnt.

Doktorarbeit befasst sich mit Zusammensetzung der Plasmen

Die Doktorarbeit mit dem Titel „Diving Deep into Saturn‘s Equatorial Ionosphere with Cassini: Insights from the Grand Finale“ untersucht die Zusammensetzung des Plasmas in Saturns oberer Atmosphäre. Sie beleuchtet die Entwicklung unseres Verständnisses dieser geladenen Teilchen, insbesondere seit der Entdeckung des Einstroms von Partikeln aus den Ringen des Planeten.

Joshua Dreyer erläutert: „Meine Forschungen zeigen, dass die Signaturen des Ringeinstroms während eines Umlaufs und zwischen den Umläufen erstaunlich variabel sind, was darauf hindeuten könnte, dass der Ringeinstrom selbst stark variiert.“ Dreyer weiter: „Neue Modellierungsversuche deuten auch darauf hin, dass der Ringeinfluss ein junges Phänomen sein könnte, zumindest auf astronomischen Zeitskalen. Wir haben die erwarteten Auswirkungen auf die untere Atmosphäre des Saturns im Laufe der Cassini-Mission offenbar nicht gesehen.“

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Plasmamessungen der Raumsonde Cassini analysiert

Dreyer analysierte die Plasmamessungen mehrerer Instrumente der Raumsonde Cassini, die während der abschließenden Umläufe ihrer Mission, dem „Grand Finale“, gesammelt wurden. In dieser Phase wurde die Region zwischen den Ringen und Saturns Atmosphäre untersucht, bevor Cassini im September 2017 in der Atmosphäre des Planeten verging.

Die Messungen zeigen, dass das Material der Ringe hauptsächlich aus Wassereis und anderen schwereren Elementen besteht, im Gegensatz zu den Hauptbestandteilen Wasserstoff und Helium in Saturns oberer Atmosphäre.

Das „Grand Finale“ enthüllte, dass das Material der Ringe einen erheblichen Einfluss auf die äquatoriale Ionosphäre des Saturns hat, indem es flüchtige Elemente hinzufügt. Dies führt zu einer komplexeren Zusammensetzung des Plasmas, welches im Zentrum von Dreyers Studien steht.

Verschiebung in den Zeitstempeln der Ionendaten entdeckt

Die Dissertation beschreibt auch die Entdeckung einer Verschiebung in den Zeitstempeln der Ionendaten, die bei der Untersuchung der Ringschattensignaturen in den Ionosphärendaten festgestellt wurde. Nachdem die Position der Schatten berechnet worden war, erschienen sie nicht genau dort, wo sie in den Daten zu sehen waren.

„Anfangs war das ziemlich frustrierend und wir hatten Mühe, eine Erklärung für diese Verschiebung zu finden. Nach vielen Diskussionen und Tests fanden wir schließlich die Ursache in der Zeitverschiebung, deren Korrektur die Elektronen- und Ionendaten sogar auf sehr kleinen Skalen perfekt ausrichtete“, fügt Dreyer hinzu.

Joshua Dreyer ist in Deutschland aufgewachsen und hat dort sein Grundstudium absolviert, bevor er 2017 für sein Masterstudium nach Uppsala kam.