Cassini weist Meteoroiden-Kollisionen in den Saturnringen nach

Die Pfeile markieren Trümmerwolken, die von Meteoroiden-Einschlägen in die Saturnringe verursacht wurden. Oben links und in der Mitte ist eine Wolke im A-Ring zu sehen. Die Bilder oben rechts und unten links zeigen Trümmerwolken im C-Ring. Die Trümmerwolke im unteren rechten Bild befindet sich im B-Ring. (NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / Cornell)
Die Pfeile markieren Trümmerwolken, die von Meteoroiden-Einschlägen in die Saturnringe verursacht wurden. Oben links und in der Mitte ist eine Wolke im A-Ring zu sehen. Die Bilder oben rechts und unten links zeigen Trümmerwolken im C-Ring. Die Trümmerwolke im unteren rechten Bild befindet sich im B-Ring. (NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute / Cornell)

Die NASA-Raumsonde Cassini hat die ersten direkten Beweise dafür erbracht, dass kleine Meteoroiden zu Trümmerwolken zerbrechen und mit den Ringen des Saturn kollidieren. Diese Beobachtungen machen die Saturnringe zum einzigen Ort abgesehen von der Erde, dem Mond und Jupiter, wo Wissenschaftler und Amateur-Astronomen in der Lage waren, Einschläge direkt zu verfolgen. Die Untersuchung der Einschlagrate von Meteoroiden, die von außen in das Saturnsystem eindringen, hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie verschiedene planetare Systeme in unserem Sonnensystem entstanden.

Im Sonnensystem gibt es zahlreiche kleine, schnelle Objekte, die häufig mit planetaren Körpern zusammenprallen. Man schätzt, dass die Größe der Meteoroiden im Saturnsystem zwischen einem Zentimeter und mehreren Metern liegt. Wissenschaftler haben Jahre gebraucht, um zwischen den Spuren zu unterscheiden, die von neun Meteoroiden in den Jahren 2005, 2009 und 2012 hinterlassen wurden. Details über die Beobachtungen erschienen in einer Abhandlung in der Science-Ausgabe vom 25. April 2013.

Die Ergebnisse der Cassini-Mission haben bereits gezeigt, dass die Saturnringe als sehr effektive Detektoren für viele Phänomene in der Umgebung dienen, darunter die innere Struktur des Planeten und die Umlaufbahnen seiner Monde. Beispielsweise berichtet eine schwache, aber ausgedehnte 19.000 Kilometer große Wellenbildung in den innersten Ringen von einem sehr großen Meteoroiden-Einschlag, der im Jahr 1983 stattfand.

“Diese neuen Ergebnisse sprechen dafür, dass die derzeitigen Einschlagraten kleiner Teilchen auf Saturn etwa so hoch sind wie auf der Erde – zwei sehr unterschiedliche Umgebungen in unserem Sonnensystem. Das ist aufregend zu sehen”, sagte Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien). “Es brauchte die Saturnringe, die als ein riesiger Meteoroiden-Detektor mit der 100-fachen Erdoberfläche agieren, und Cassinis langfristige Mission durch das Saturnsystem, um auf dieses Thema einzugehen.”

Die Tagundnachtgleiche auf Saturn im Sommer 2009 war eine besonders gute Zeit, um die von den Meteoroiden hinterlassenen Trümmer zu beobachten. Der sehr niedrige Sonnenwinkel auf die Ringe ließ die Trümmerwolken gegen die dunklen Ringe hell erscheinen, was auf Bildern des Imaging Science Subsystems von Cassini zu sehen ist. “Wir wussten, dass diese kleinen Einschläge ständig stattfinden, aber wir wussten nicht, wie groß sie werden oder wie häufig sie vorkommen. Und wir haben nicht unbedingt damit gerechnet, dass sie die Form spektakulärer, auseinander scherender Wolken annehmen”, sagte Matt Tiscareno, der leitende Autor der Studie und Forscher an der Cornell University in Ithaca (New York), der an dem Cassini-Projekt teilnimmt. “Das Sonnenlicht, das bei der Tagundnachtgleiche Saturns auf die Kante der Ringe scheint, agierte wie eine demaskierende Vorrichtung. Dadurch traten diese sonst unsichtbaren Strukturen deutlich hervor.”

Tiscareno und seine Kollegen nehmen jetzt an, dass Meteoroiden dieser Größe wahrscheinlich bei einer ersten Begegnung mit den Ringen auseinanderbrechen und kleinere, langsamere Fragmente erzeugen, die anschließend in die Umlaufbahn um Saturn eintreten. Der Einschlag dieser sekundären Meteoroiden-Fragmente in die Ringe verursacht dann die Wolken. Die winzigen Teilchen, aus denen die Wolken bestehen, umkreisen Saturn mit unterschiedlichen Orbitalgeschwindigkeiten. Deswegen werden die Wolken bald in diagonale, längliche helle Streifen auseinandergezogen.

Diese vereinfachte Animation zeigt, wie die anfangs runden Trümmerwolken aufgrund der unterschiedlichen Orbitalgeschwindigkeiten ihrer Teilchen mit der Zeit auseinandergezogen werden. (NASA / Cornell)
Diese vereinfachte Animation zeigt, wie die anfangs runden Trümmerwolken aufgrund der unterschiedlichen Orbitalgeschwindigkeiten ihrer Teilchen mit der Zeit auseinandergezogen werden. (NASA / Cornell)

“Die Saturnringe sind ungewöhnlich hell und sauber, was einige Forscher zu der Vermutung führt, dass die Ringe tatsächlich viel jünger als Saturn sind”, sagte Jeff Cuzzi, ein Co-Autor der Studie. Er ist ein interdisziplinärer Cassini-Wissenschaftler vom Ames Research Center der NASA in Moffett Field (Kalifornien), der sich auf planetare Ringe und Staub spezialisiert hat.”Um diese These anzugehen, müssen wir mehr über die Rate wissen, mit der Material von außerhalb auf die Ringe trifft. Die neueste Analyse hilft dabei durch die Beobachtung von Einschlagkörpern einer Größe, die wir bislang nicht direkt nachweisen konnten.”

Die Cassini-Huygens-Mission ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA, der European Space Agency (ESA) und der Italian Space Agency. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, betreibt die Cassini-Huygens-Mission für das Science Mission Directorate in Washington. Der Cassini-Orbiter und seine zwei an Bord befindlichen Kameras wurden am JPL entwickelt und zusammengesetzt. Das Bildverarbeitungsteam umfasst Wissenschaftler aus den Vereinigten Staaten, England, Frankreich und Deutschland. Das Operationszentrum für die Bildverarbeitung hat seinen Sitz am Space Science Institute in Boulder (Colorado).

Quelle: http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/whycassini/cassini20130425.html

(THK)

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