Jupiter – Ringsystem

Dass Jupiter auch ein Ringsystem besitzt, kam für die Wissenschafts-gemeinde recht überraschend, obwohl man bereits 1974 die Existenz eines solchen vermutet hatte. Die Ringe sind vor allem mit erdgebundenen Teleskopen sehr schwer zu beobachten, deswegen wurde das Ringsystem erst 1979 von der Sonde Voyager 1 entdeckt und erstmalig fotografiert. Die umfangreichsten Erkenntnisse über den Aufbau des Jupiter-Ringsystems hat man der Raumsonde Galileo zu verdanken, die zwischen 1995 und 2003 den Gasriesen detailliert untersuchte. Die meisten Partikel, aus denen sich die Ringe zusammensetzen, sind mit Durchmessern im Bereich von wenigen Mikrometern extrem klein. Das allein erschwert ihre Beobachtung schon erheblich – hinzu kommt noch, dass die Staubpartikel nur ein geringes Albedo besitzen, also nur einen kleinen Prozentsatz des eintreffenden Lichts reflektieren, weil sie dunkle Oberflächen haben.

Schematischer Aufbau des Jupiter-Ringsystem (Courtesy of NASA / JPL / Cornell University)
Schematischer Aufbau des Jupiter-Ringsystem (Courtesy of NASA / JPL / Cornell University)
Entstehung der Jupiterringe (Courtesy of NASA / JPL / Cornell University)
Entstehung der Jupiterringe (Courtesy of NASA / JPL / Cornell University)

Nachdem die Existenz des Ringsystems bewiesen wurde, musste man sich Gedanken über dessen Entstehung machen. Der Galileo-Orbiter konnte mit den übermittelten Daten Licht in die Angelegenheit bringen. Nach der nun allgemein akzeptierten Theorie entstanden die Ringe durch Einschläge von Asteroiden auf den Monden Jupiters. Der Aufprall von Asteroiden schleudert große Mengen an Gesteinstrümmern und Staub in die nähere Umgebung des Mondes, die aufgrund der geringen Schwerkraft oftmals nicht zurück auf die Oberfläche der Monde fallen, sondern weiterhin im Orbit herumtreiben. Das starke Gravitationsfeld von Jupiter zwingt sie auf Bahnen, in denen sie sehr langsam – in Tausenden von Jahren – spiralförmig auf den Riesenplaneten stürzen. Der Grund für die Spiralbahnen liegt in der abbremsenden Wirkung des Magnetfeldes und Wechselwirkungen mit dem Sonnenwind.

Die Beobachtungen der Galileo-Mission führten zur Einteilung des Ringsystems in insgesamt drei Areale

Jupiters Halo-Ring (Courtesy of NASA / JPL / Cornell University)
Jupiters Halo-Ring (Courtesy of NASA / JPL / Cornell University)

Der Halo-Ring
Der Halo-Ring ist bei weitem der dickste aller Jupiterringe. Seine innere Grenze befindet sich in einer Entfernung von etwa 92.000 Kilometern zum Jupiter, wobei die Teilchen bei einem Radius von 100.000 Kilometern deutlicher sichtbar sind. Er erstreckt sich rund 30.500 Kilometer weit, seine äußere Grenze liegt demnach im Abstand von circa 122.500 Kilometern von Jupiter. Partikel des Rings konnten noch 10.000 Kilometer über der Ebene des Ringzentrums nachgewiesen werden. Seine Dicke würde dann bis zu 20.000 Kilometer betragen. Von außen betrachtet sieht er aus wie ein Torus mit einer unscharfen inneren Abgrenzung. Seine ungewöhnlich große Dicke erklärt sich durch Interaktionen mit dem Magnetfeld Jupiters, das die geladenen Staubpartikel weit über die Rotationsebene hinaus lenken kann.

Jupiters Hauptring (Courtesy of NASA / JPL)
Jupiters Hauptring (Courtesy of NASA / JPL)

Der Hauptring
Der Hauptring ist mit einer Dicke zwischen 30 und 300 Kilometern wesentlich dünner als der Halo-Ring. Seine innere Grenze beginnt bei 122.500 Kilometern Abstand vom Jupiter und er erstreckt sich 6.500 Kilometer weit. Seine äußere Grenze ist 129.000 Kilometer von Jupiter entfernt. Er wird ständig von Oberflächenmaterial der beiden Monde Metis und Adrastea aufgefüllt, die damit sozusagen als "Schäferhundmonde" des Rings fungieren.

Jupiters Gossamer-Ring(e) (Courtesy of NASA / JPL / Cornell University)
Jupiters Gossamer-Ring(e) (Courtesy of NASA / JPL / Cornell University)

Die Gossamer-Ringe
Bei den Gossamer-Ringen handelt es sich um zwei eigenständige, unterschiedliche Ringstrukturen, die übereinander liegen. Man unterteilt sie in den Amalthea-Gossamer-Ring und den Thebe-Gossamer-Ring. Auf dem Foto erscheinen sie als diffuser, schwach leuchtender Streifen in der Bildmitte. Der helle "Keil" rechts ist der Hauptring des Planeten, rechts daneben befindet sich der Halo-Ring.

Der Amalthea-Gossamer-Ring wird mit dem gleichnamigen Mond in Verbindung gebracht. Der Ring beginnt in einem Abstand von 129.000 Kilometern und ist rund 53.000 Kilometer breit. Seine Dicke beträgt maximal etwa 2.300 Kilometer, die in direkter Umgebung von Amaltheas Umlaufbahn erreicht wird. Der Galileo-Orbiter konnte einige relativ große Gesteinsbrocken (bis zu einem Kilometer Durchmesser) in der Nähe von Amalthea registrieren, die wahrscheinlich durch Asteroideneinschläge auf dem Mond in den Orbit geschleudert wurden. Dort prallen sie mit anderen zusammen, wodurch sich die Brocken immer mehr zerkleinern und den Gossamer-Ring mit Material versorgen.

Der Amalthea-Gossamer-Ring wird vom Thebe-Gossamer-Ring praktisch umschlossen. Die innere Grenze des Thebe-Gossamer-Rings beginnt ebenfalls in einem Abstand von 129.000 Kilometern, jedoch ist er mit 97.000 Kilometern fast doppelt so breit wie der Amalthea-Gossamer-Ring. Er ist etwa 8.400 Kilometer dick und der dünnere Amalthea-Gossamer-Ring liegt in seinem Inneren. Der Thebe-Gossamer-Ring wird dem Mond Thebe zugeordnet, von dessen Oberfläche er ständig Materialnachschub in Form von Gesteinstrümmern erhält.