Der Saturn


 

 

 

Als Galilei 1610 den Saturn zum erstenmal durch sein schlecht auflösendes Teleskop beobachtete, wunderte er sich vor allem über dessen vollkommen ungewöhnliche Form, für die er keinerlei Erklärung fand. Erst 50 Jahre später erkannte der Holländer Christian Huygens die wahre Gestalt von Saturn: Ein frei schwebender Ring umgibt den Planeten! Allerdings brauchte er fast 30 Jahre um seinen eigenen Beobachtungen zu glauben. (Bild links: NASA).

Eigentlich sieht Saturn ähnlich aus wie Jupiter, seine Wolkenbänder sind jedoch zarter gefärbt, und etwas gelblicher. Eine leichte Dunstschicht behindert etwas den Blick. An der Wolkenobergrenze wurden Windgeschwindigkeiten bis 1800 km/h gemessen, was ¾ der Schallgeschwindigkeit in dieser Höhe entspricht!

Auch der Aufbau des Saturn ist dem des Jupiter sehr ähnlich (siehe Blatt Jupiter); er enthält allerdings mehr Wasserstoff, sein Magnetfeld ist um den Faktor 10 schwächer, und seine Dichte ist mit 0,69 g/cm³ die geringste aller Planeten, wenn man den Saturn ins Meer werfen könnte, würde er schwimmen. Wegen der schnellen Rotation des Planeten (die übrigens wie bei Jupiter differentiell ist, d. h. am Äquator schneller als an den Polen) ist der Saturn stark abgeplattet, das Verhältnis der Durchmesser beträgt in etwa 9:10, und ist damit das extremste von allen Planeten des Sonnensystems.

Saturn besitzt die meisten Monde aller Planeten, der absolute Knüller ist jedoch das atemberaubende Ringsystem. Zwar haben alle Gasriesen Ringe, jedoch sind die von Saturn unvergleichlich viel schöner und größer. Bilder von Saturn und einigen seiner Monde (NASA) gibt es hier zu bestaunen. Um das Saturnsystem genauer zu untersuchen, wurde die Cassini-Mission gestartet, die auch ein Landemodul "Huygens" für den geheimnisvollen Mond Titan transportiert. Bilder von Cassini und Huygens (NASA) stehen hier zur Verfügung, Ergebnisse der Cassini-Mission und von der Landesonde Huygens gibt es weiter unten auf dieser Seite!

Zusammenfassung:

Bahnradius: 9,57 AE (Erdbahnradien)
Masse: 95,2 Erdmassen
Durchmesser: 9,4 Erddurchmesser (am Äquator)
Dichte: 0,69 g/cm³ (0,12-fache Erddichte)
Monde: mindestens 23, Riesenmond Titan (Ø5120km, besitzt als einziger Saturnmond eine Atmosphäre)
Magnetfeld: stark, aber nur ca. 1/10 der Stärke Jupiters
Umlaufzeit: 29,46 a
Rotationsperiode: 10,5 h
Temperatur: -190°C (Wolkenobergrenze), Winde bis 1800 km/h
Atmosphäre: 93% H2, 6% He, Spuren von CH4 (Methan), und NH4 (Ammoniak)
Oberfläche: keine feste Oberfläche (Gasriese!)
Ringe: Hunderte Einzelringe, bestehend aus Gesteinsbrocken
(Ø1-10m), Ø 134 000 km - 272 000 km bei einer Dicke
von nur 1 km (!), Neigung gegen Bahnebene: 27°

 

Die Ringe des Saturn

Schon in einem kleineren Fernrohr erkennt man bei guten Bedingungen, dass sich der Ring aus mehreren Ringen zusammensetzt, die 4800 km breite Cassini-Trennung erscheint als feiner, schwarzer Spalt im Ringsystem. Raumsonden erbrachten später atemberaubende Bilder, die die Zusammensetzung des Rings aus unzähligen Einzelringen zeigten. Saturn wird daher auch als "Herr der 1000 Ringe" bezeichnet. Die vielen Ringe verschiedener Breite befinden sich in einer Ebene, die zur Umlaufebene des Saturn um die Sonne um 27° geneigt ist, und bestehen aus Milliarden von eisüberzogenen Gesteinsbrocken (Ø1-10m). Der kleinste der Ringe hat einen Durchmesser von ca. 134 000 km, der größte einen von ca. 272 000 km, bei einer Dicke von nur 1 km (!). Die geringe Dicke und die Neigung gegen die Umlaufbahn sind der Grund dafür, dass der Ring nur etwa alle 15 Jahre in voller Schönheit beobachtet werden kann.

Der Ring entstand dadurch, dass eine Plasmawolke um Saturn rotierte und durch magnetische Kräfte und ihre Fliehkraft auf ihrer Bahn gehalten wurde. Mit der Zeit wurde die elliptische Bahn zu einer Kreisbahn, auf der die einzelnen Partikel hinter-, neben- oder übereinander flogen. Wie sich die unzähligen Miniaturtrabanten nun weiterentwickelten hing ganz entscheidend davon ab, in welchem Abstand sie zu Saturn standen, nämlich inner- oder außerhalb der Gezeitenzerreißlinie (Roche-Grenze). Außerhalb bildeten sich aufgrund der gegenseitigen Anziehung immer engere, dichtere Schwärme von Partikeln, bis bei einer hinreichenden Dichte ein Gravitationskollaps eintrat. Alle Materie der näheren Umgebung wurde dabei aufgeschluckt und ein Mond entstand. Innerhalb der Roche-Grenze jedoch wurde die Materie durch die Gezeitenwirkung der Schwerkraft Saturns an einer weiteren Konzentration gehindert und es konnte zu keinem Gravitationskollaps kommen. Die großen Lücken im Ring (z.B. die Cassini-Trennung) entstanden durch Bereiche, die früher von Monden leergefegt wurden, als die Bahnradien der Ringe noch außerhalb der Roche-Grenze lagen. (Die Theorie besagt, dass die Ringradien während der Entwicklung auf ca. 2/3 der ursprünglichen Größe geschrumpft sind). Von einem Saturn-Mond aus gesehen, würde der Ringplanet sicher eine spektakuläre Ansicht bieten, etwa so, wie auf dem Bild links (NASA)!


 

Durch die oben aufgeführte Formel lässt sich die Roche-Grenze R berechnen, M ist die Masse des Planeten: Die linke Masse m wird von der Planetenmasse M stärker angezogen, als die rechte Masse m. Innerhalb der Roche-Grenze R ist diese Kraftdifferenz größer als die gegenseitige Anziehung der kleinen Massen m, deshalb können sich keine größeren Massen (Monde etc.) zusammenballen. Es folgt noch eine Tabelle mit den wichtigsten Strukturen der Saturnringe:

Name

Entfernung

Breite

Dicke

Masse

Albedo

D

67,000 km

7,500 km

?

?

?

C

74,500 km

17,500 km

?

1.1x1018 kg

0.25

Maxwell Teilung

87,500 km

270 km

 

 

 

B

92,000 km

25,500 km

0.1-1 km

2.8x1019 kg

0.65

Cassini Teilung

117,500 km

4,700 km

?

5.7x1017 kg

0.30

A

122,200 km

14,600 km

0.1-1 km

6.2x1018 kg

0.60

Encke Teilung

133,570 km

325 km

 

 

 

Keeler Teilung

136,530 km

35 km

 

 

 

F

140,210 km

30-500 km

?

?

?

G

165,800 km

8,000 km

100-1000 km

6-23x106 kg

?

E

180,000 km

300,000 km

1,000 km

?

?

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Die Monde des Saturn

Saturn ist wahrlich nicht nur der "Herr der Ringe", sondern auch der "Herr der Monde", er besitzt davon mindestens 23. Gesicherte Bahnelemente hat man momentan von den 18 Monden, die auch auf der beigefügten Tabelle aufgeführt sind. Obwohl sogar schon mit kleinen Instrumenten neben dem Riesenmond Titan noch vier weitere Saturnsatelliten beobachtet werden können, genießen die Monde des Saturn kein so großes "Ansehen" wie die Jupitermonde.

Die Bahnen der Saturnmonde, die größtenteils annähernd kreisförmig sind, liegen weitgehend auf Höhe der Äquatorebene und damit auch in der Ebene des Saturnrings. Ausnahme ist Phoebe, der als einziger der 23 Monde den Saturn retrograd (in anderer Richtung als die restlichen Monde) umrundet. Da seine Bahnebene zudem um 150° gegen die Saturnäquatorebene geneigt ist, liegt die Vermutung nahe, dass Phoebe ein von Saturn eingefangener Planetoid ist.

Etwas später als die Monde des Jupiter wurde als erster Trabant des Ringplaneten der Mond Titan von Christian Hyugens, dem Entdecker des Rings, gefunden. Lange Zeit war man der Meinung, er sei der größte Mond im Sonnensystem. Man hatte aber seinen Durchmesser etwas falsch gemessen. Es stellte sich nämlich später heraus, dass Titan als einziger Mond eine dichte Atmosphäre hat, und daher größer aussieht als er wirklich ist. Der korrigierte Durchmesser ist nun nur 5150 km, und damit etwas kleiner als der Jupitermond Ganeymed mit 5276 km Durchmesser.

Von allen Monden der Planeten in unserem Sonnensystem besitzt Titan als einziger eine dichte Atmosphäre, die zum Hauptteil aus Stickstoff (ca 80%), Methan und Argon besteht. So erscheint Titan in einem größeren, lichtstarken Teleskop leicht rötlich. Nur der Neptunmond Triton verfügt noch über eine sehr schwache Atmosphäre. Die Oberflächentemperatur auf Titan beträgt nur -180°C, der Atmosphärendruck entspricht dem 1½ -fachen Druck auf der Erde. Eine starke Dunstschicht verhindert in 200 bis 300 km Höhe den Durchblick auf die Oberfläche des Titan. In dieser Höhe befindet sich eine Inversionsschicht, in der die Temperatur sogar bis zu -70°C ansteigt.

Titan birgt immer noch ein sehr interessantes Geheimnis, das sich erst bei kommenden Untersuchungen durch die Raumsonde Cassini lüften wird. Es wurde angenommen, dass seine Oberfläche von einem riesigen Methanozean bedeckt ist. Weiterhin wurde vermutet, dass das Methan sowohl fest, gasförmig als auch flüssig vorkommt, da die Oberflächentemperatur nahe am Tripelpunkt von Methan liegt. Gewaltige Methaneisschollen könnten auf dem Ozean schwimmen. Es könnten gigantische Kontinente aus Wassereis aus dem Ozean herausragen. Da Titan zu 50% aus Wassereis mit einem felsigen, aber relativ kleinen Kern besteht, ist seine mittleren Dichte nur 1,88 g cm-3. Die Saturnsonde "Cassini" hat inzwischen gezeigt, dass es nicht ganz so aussieht, auch den fiktiven Titanbewohner auf dem Bild links (NASA) hat Cassini nicht entdeckt! Die restlichen Saturnmonde sind mit ca. 60% Wassereis echte Eismonde, wie auch schon vom Jupiter bekannt.

 

Name

Abstand (km)

Umlaufzeit (Tage)

Exzentrizität

Bahnneigung

(Grad)

Durchmesser (km)

Entdecker/Jahr

 

Pan

133 570

0,575

 

 

20

Showalter / 1981

Atlas

137 640

0,602

0,002

0,3

40 x 30

Terrile / 1980

Prometheus

139 350

0,613

0,004

0,0

140 x 80

Collins / 1980

Pandora

141 700

0,629

0,004

0,1

110 x 70

Collins / 1980

Janus

151 422

0,694

0,009

0,3

220 x 160

Dollfuss / 1966

Epimetheus

151 472

0,695

0,007

0,1

150 x 100

Walker /  1980

Mimas

185 200

0,942

0,020

1,5

390

Herschel / 1789

Enceladus

238 020

1,370

0,004

0,0

500

Herschel / 1789

Tethys

294 600

1,888

0,000

1,1

1050

Cassini / 1684

Telesto

294 600

1,888

 

 

24

Smith / 1980

Calypso

294 600

1,888

 

 

20 x 20

Smith / 1980

Dione

377 400

2,737

0,002

0,0

1120

Cassini / 1684

Helene

377 400

2,737

0,005

0,2

36 x 30

Lacques / 1980

Rhea

577 040

4,518

0,001

0,4

1530

Cassini / 1672

Titan

1 221 850

15,95

0,029

0,3

5120

Huygens / 1655

Hyperion

1 481 000

21,28

0,104

0,04

350 x 200

Bond / 1848

Japetus

3 561 300

79,33

0,028

14,7

1420

Cassini / 1671

Phoebe

12952 000

555

0,163

150

220

Pickering / 1898

 * Aufgeführt sind nur die größeren Monde, es werden ständig neue, sehr kleine Monde gefunden, inzwischen über 30!

 

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Planetensonde Cassini erforscht Saturn


 Cassini erreicht Saturn

Vorabinformation Cassini Cassini ist die vorerst letzte große Weltraummission. Eigentlich sollte die Mission aus Kostengründen ganz gestrichen werden, und konnte nur mühsam am Leben gehalten werden. Schon in der ersten Jahren kostete Cassini trotz starker technischer Vereinfachungen über 3 Milliarden Dollar. Der Weg, den die Sonde bis zum Saturn zurücklegt, ist abenteuerlich. Zunächst wird die Sonde Richtung Sonne geschossen, und fliegt zweimal an der Venus und einmal an der Erde und dem Jupiter vorbei, um bei sogenannten "Swingby-Manövern" Energie für den Flug zum Saturn zu "tanken". Nach einer Flugzeit von 7 Jahren wird die Sonde dann Mitte 2004 beim Saturn ankommen. Den gefährlichen Flug durch den Asteroidengürtel hat Cassini nun, Ende 2003, erfolgreich überstanden, eine kritische Situation ist noch der Einschuss in die Umlaufbahn um Saturn. Dann beginnt eine vierjährige Mission, die, falls sie gelingt, atemberaubende Bilder vom Planeten, seinen Ringen und seinen Monden liefern wird. Auf dem geheimnisvollen Mond Titan soll die Landesonde Huygens niedergehen, ein wirklich schwieriges Unterfangen mit unsicherem Ausgang. Der 7m großen, 5600kg schweren Cassini-Sonde (Bild rechts, NASA) stehen dann über 3000kg Treibstoff für die Steuerung im Saturnorbit zur Verfügung, die elektrische Energie wird aus mehreren Nukleargeneratoren (RTG) bezogen, und die Verbindung zur weit entfernten Erde besorgt eine 4m durchmessende Antenne. Probleme wird es geben, weil zur Kostenersparnis alle Geräte fest montiert sind, und zur Ausrichtung jeweils die ganze riesige Sonde gedreht werden muss! Obwohl auch mehrere andere Sonden im Jahr 2004 ihr Ziel erreichen (z.B. den Mars) ist Cassini von herausragender Bedeutung, denn nie zuvor ist Saturn von einer Raumsonde umkreist worden, und die flüchtigen Begegnungen mit den beiden Voyagern haben mehr Fragen aufgeworfen als beantwortet!

Genauere Information: Inzwischen schreiben wir den 01.07.04, um 4:36 Uhr Sommerzeit beginnt das Bremsmanöver, das Cassini in eine Umlaufbahn um Saturn bringen soll. Alles muss klappen, eine Wiederholung ist nicht möglich. Eigentlich hatte das Manöver schon 84 min früher begonnen (so lange brauchen die Funkwellen vom Saturn zur Erde), aber die angegebenen Zeiten beziehen sich auf die Ankunft der Signale auf der Erde. Kurz zuvor hatte Cassini in einer ersten sehr kritischen Phase des Anflugs die Ringebene des Saturn zwischen dem G- und F-Ring ohne Schaden durchstoßen. Dazu hatte man die große, 4m durchmessende Hauptantenne als "Schutzschild" in Flugrichtung ausgerichtet, und war deshalb beim folgenden Bremsmanöver auf eine kleine Hilfsantenne angewiesen. Während der Bremsphase liefert der Dopplereffekt der Funksignale Information über die abnehmende Geschwindigkeit der Sonde, und um 5:55 Uhr gibt es Grund zu verhaltener Freude: Die Signale zeigen, dass die Geschwindigkeit in einen Bereich liegt, der die Sonde im Saturnsystem halten wird. Um 6:12 Uhr hallen Jubelschreie aus dem Kontrollzentrum in Pasadena, Cassini hat das Bremsmanöver erfolgreich beendet, und richtet um 6:30 Uhr planmäßig seine große Antenne in Richtung Erde. Später wird klar: Der Einschuss in die Umlaufbahn um Saturn verlief so präzise, dass auf ein für den 03.07.04 geplantes Korrekturmanöver verzichtet werden kann. Nach sieben Jahren Flugzeit ist eine der teuersten Raumsonden und die vorerst letzte große Weltraummission erfolgreich am Ziel angelangt!

Wie riskant die Angelegenheit war zeigt die Tatsache, dass Cassini während seiner ganzen Mission nie wieder so dicht an die Ringe des Saturns kommen wird, wie bei diesem Bremsmanöver. Die Astronomen ließen sich diese Gelegenheit natürlich nicht entgehen, und schon kurz darauf wurden die ersten Bilder der Ringe (s. links, NASA) aus geringster Entfernung aufgenommen, und zur Erde übermittelt. Bis Ende 2004 wird eine Flut von Bildern und Daten die Erde erreichen, Anfang 2005 wird es dann erneut ernst: Die an Cassini "angedockte" Sonde Huygens wird dann auf dem größten Saturnmond Titan landen. Titan besitzt eine sehr dichte Atmosphäre, deren Wolken einen Blick auf die Oberfläche verhindern. Ob das Landemanöver gelingt ist jedoch sehr fraglich. Die Konstrukteure der Sonde machten einen lächerlichen Fehler, der nicht einmal einem mittelmäßigen Abiturienten passiert wäre: Beim Landen bewegt sich Huygens mit hoher Geschwindigkeit relativ zur Muttersonde Cassini, und der dabei auftretende Dopplereffekt verschiebt die Frequenz des Funkssenders so stark, dass keine Funkverbindung zu Cassini möglich ist. Man versucht nun, die Bahnen der Sonden so zu ändern, dass die Relativgeschwindigkeit möglichst klein bleibt, und hofft so auf Erfolg. Versager gibt es neuerdings eben überall........

 

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Huygens landet Auf Titan

 

Vorabinformation Huygens Die Landesonde Huygens ist ein Teil der Saturnsonde Cassini. Cassini ist die vorerst letzte große Weltraummission. Eigentlich sollte die Mission aus Kostengründen ganz gestrichen werden, und konnte nur mühsam am Leben gehalten werden. Schon in den ersten Jahren kostete Cassini trotz starker technischer Vereinfachungen über 3 Milliarden Dollar. Die Sonde wiegt 5.6 Tonen, und wurde mit der großen Trägerrakete Titan 4b gestartet. Der Weg, den die Sonde bis zum Saturn zurücklegte, war abenteuerlich. Zunächst wurde die Sonde Richtung Sonne geschossen, und flog zweimal an der Venus und einmal an der Erde und dem Jupiter vorbei, um bei sogenannten "Swingby-Manövern" Energie für den Flug zum Saturn zu "tanken". Durch diese Manöver sparte man beim Start der Sonde 68000kg Treibstoff! Nach einer Flugzeit von 7 Jahren kam die Sonde dann Mitte 2004 beim Saturn an. Den gefährlichen Flug durch den Asteroidengürtel hat Cassini erfolgreich überstanden, auch die kritische Situation beim Einschuss in die Umlaufbahn um Saturn. Der 7m großen, 5600kg schweren Cassini-Sonde stehen  über 3000kg Treibstoff für die Steuerung im Saturnorbit zur Verfügung, die elektrische Energie wird aus mehreren Nukleargeneratoren (RTG) bezogen, und die Verbindung zur weit entfernten Erde besorgt eine 4m durchmessende Antenne. Sofort nach der Ankunft beim Saturn lieferte Cassini hervorragende Bilder, wie zum Beispiel das Bild (NASA) des kleinen Saturnmondes Phoebe links! Bilder von Cassini und Hygens finden sich auch hier.

Die an Cassini "angedockte" Sonde Huygens wurde auf dem Flug zum Saturn alle 6 Monate "geweckt", um die Systeme zu überprüfen. Nach Abtrennung von Cassini am 25.12.04 soll Huygens nach 22-tägigem Flug am 14. Januar 2005 auf dem größten Saturnmond Titan landen. Die Entfernung zur Muttersonde beträgt bei der Landung 60000km, die bei dem 2.5-stündigen Abstieg am Fallschirm gewonnenen Daten können nur auf dem Weg über Cassini zur Erde gelangen, ob das gelingt ist jedoch sehr fraglich. Die Konstrukteure der Sonde machten einen lächerlichen Fehler, der nicht einmal einem mittelmäßigen Abiturienten passiert wäre: Beim Landen bewegt sich Huygens mit hoher Geschwindigkeit relativ zur Muttersonde Cassini, und der dabei auftretende Dopplereffekt verschiebt die Frequenz des Funkssenders so stark, dass keine Funkverbindung zu Cassini möglich ist. Man versucht nun, die Bahnen der Sonden so zu ändern, dass die Relativgeschwindigkeit möglichst klein bleibt, und hofft so auf Erfolg. Beim Eintritt mit fast 22000km/h in die dichte Stickstoff-Atmosphäre des Titan erhitzt sich der 2.7m durchmessende Hitzeschild von Hygens auf viele tausend Grad (maximal übersteht der Schild 18000°C). Beim Auftreffen auf die geheimnisvolle, völlig unbekannte Oberfläche (fest? flüssig?) beträgt die Geschwindigkeit dann nur noch 5m/s.

Für Messungen stehen Huygens fast 2 kWh Batterieleistung zur Verfügung (entspricht der Energie von zwei großen Autobatterien). Bei den Messungen interessieren vor Allem die in der Atmosphäre festgestellten organischen Substanzen, und die Frage, woher das atmosphärische Methan stammt (Methan entsteht auf der Erde nur durch Leben), sowie die Beschaffenheit der wegen der  Wolkenschicht völlig unbekannten -180° kalten Oberfläche. (Eventuell gibt es dort Seen aus flüssigem Methan etc.)

 

Genauere Information: Pünktlich am 14.01.05 war es dann soweit: Die europäische Raumsonde Huygens trat in die dichte Gashülle von Titan ein. Trotz der anfänglichen Bedenken, ob die Signale aufgrund des zunächst nicht berücksichtigten Doppler-Effekts überhaupt ankommen würden, verlief alles wie erhofft. Die Raumsonde Cassini konnte die Daten von Hygens empfangen, sammelte sie, und sendete ab 16:14 MEZ die gewonnenen Informationen in Richtung Erde. Wegen der riesigen Entfernung trafen die Signale erst 67 Minuten nach dem Senden auf der Erde ein, obwohl sie mit 300 000km/s unterwegs waren.

Man hatte zunächst damit gerechnet, dass Huygens ungefähr 30 Minuten lang Signale von der Oberfläche senden würde; bei dieser Schätzung hatte man eingeplant, dass ein oder zwei Batterien von Huygens ausfallen könnten. Zur großen Überraschung und Freude schickte die Landesonde allerdings mehrere Stunden lang Informationen zu Cassini, da alle Batterien volle Leistung lieferten. Die Aufzeichnungen über das Aufsetzten der Sonde weisen darauf hin, dass Huygens auf einer sehr dünnen festen Kruste aufsetzte, die über einer ca. 15 Zentimeter dicken Schicht aus weichem Material liegt. Von der Konsistenz her würde sie feuchtem Sand oder Ton ähneln, sicher aber anders zusammengesetzt sein. Es wurde ein Druck von 1500 Millibar gemessen und eine Temperatur von -180 Grad Celsius. Außerdem wurden von einem Mikrophon Geräusche während des Abstiegs aufgenommen, die einem donnernden Rauschen ähneln. Weitere Messgeräte zeigten an, dass ab einem Druck von ca. 500 Millibar das Verhältnis von Methan zu Stickstoff deutlich anstieg. Nach der Landung stieg der Methangehalt in der Umgebung der Sonde stark an, man vermutet daher, dass durch die Wärme von Huygens Methangas aus dem Oberflächenmaterial aufstieg.

Neben diesen Messdaten haben wir außerdem etwa 350 Bilder vom Abstieg durch die Atmosphäre (Beispiel s. rechts, NASA) und vom Boden bekommen, darunter sind sogar einige in Farbe. Ein Bild vom Abstieg ist hier eingefügt. Es zeigt eine "Küstenlinie", was immer das auf Titan bedeutet, und "Flüsse" deren genauen Eigenschaften und Ursachen man wohl erst viel später klären wird. Das erste Farbbild von der Oberfläche zeigt eine Landschaft mit steinförmigen Wassereisblöcken in orange Farbtöne gehüllt. Leider ist einer der beiden Datenkanäle (Kanal A) vermutlich durch absolut lächerliches menschliches Versagen komplett ausgefallen, wodurch wichtige Messergebnisse und ungefähr weitere 350 Bilder verloren sind. Man hat wohl einfach vergessen, den Funkempfänger für Kanal A in der Cassini-Sonde anzuschalten, und das bei einer Milliarden teuren Mission nach jahrelanger Flugzeit! Und das, obwohl schon die ganze Mission umgeplant werden musste, weil man aus purer Dummheit den Dopplereffekt bei der Funkübertragung von Huygens zu Cassini nicht berücksichtigt hatte! Dennoch hat Huygens die Erwartungen übertroffen; bis alle Daten ausgewertet sind, werden noch Monate vergehen. Somit war die Mission mit der Huygens-Landesonde ein voller Erfolg von menschlicher Genialität und grober Dummheit zugleich!


Seen auf Titan: Man hatte schon vor der Landung von Hygens auf Titan damit gerechnet, dass die Huygens-Sonde eventuell in flüssigen Kohlenwasserstoffen landen könnte, und entsprechende konstruktive Vorkehrungen getroffen. Dieser Fall ist zwar nicht eingetreten, aber dennoch vermutete man stark das Vorhandensein von solchen Seen auf dem Titan.

Durch die extrem dichte und undurchsichtige Atmosphäre war zwar optisch praktisch Nichts zu sehen, aber Cassini tastete den Mond bei den zahlreichen Vorbeiflügen auch mit Radar ab. Diese Strahlung durchdringt die Atmosphäre mit Leichtigkeit, und die reflektierten Signale geben Auskunft über die Struktur der Oberfläche. Sehr schnell stelle man fest, dass es große ebene Bereiche gibt, die wie Seen aussehen. Diese Bereiche reflektieren zudem Radarstrahlen fast nicht, was gut zu der Annahme passt, dass diese Flächen mit flüssigen Kohlenwasserstoffen bedeckt sein könnten. Ein besonders schönes Bild (links) gelang beim 31. Vorbeiflug am 12. Mai 2007. Es überdeckt eine Breite von mehr als 200km, und zeigt eine regelrechte Küstenlandschaft, wie wir sie auch von der Erde her kennen. Der See besteht vermutlich aus flüssigem Methan und Äthan, und zeigt eine Vielzahl von "abgesoffenen Bergen". Das deutet darauf hin, dass die Flüssigkeit mindestens einige zehn Meter tief ist, anderenfalls würde es sich hell abzeichnende Radarsignale von Grund des Sees geben.

Obwohl man sich sehr sicher war, kam die endgültige Bestätigung für das Vorhandensein der Seen am 8. Juli 2009 durch das Bild rechts. Infrarotstrahlung durchdringt die Atmosphäre von Titan teilweise, und im infraroten Licht zeigt das Bild einen hellen Reflex der Sonne auf einem der Seen. Große Seen gibt es in den Polbereichen des Titan, insgesamt wurden bisher über 400 Objekte mit einer Fläche von zusammen mehreren 100 000 Quadratkilometern gefunden, alleine das "Kraken Mare" im Norden soll angeblich 400 000 Quadratkilometer einnehmen. Gegenüber den Vorkommen auf Titan erscheinen alle Erdölvorräte auf der Erde geradezu winzig. Beobachtungen haben gezeigt, dass sich der Füllzustand einzelner Seen zeitlich stark verändert, was auf starke "Regenfälle" aus flüssigen Kohlenwasserstoffen hinweist. Da diese Mengen vermutlich nicht nur durch Verdunstung aus den Seen stammen können, vermutet man noch große unterirdische Vorkommen. Aus diesen Vorkommen könnte durch Cryovulkane tiefgekühltes Methan in die Atmosphäre geschleudert werden, und für ausreichend Nachschub an Regen sorgen, und auch das in den Weltraum abgegebene Material ergänzen. Die Existenz von Regen würde auch gut zu den Strukturen passen, die wie Flüsse auf der Erde aussehen.

Man versucht mit dem Infrarot Spektrometer nach und nach die ganze Oberfläche von Titan abzubilden, was aber Anfang 2010 noch nicht vollständig gelungen war. Mit Radar hatte man etwa 50 Landschaftsmerkmale festgelegt, die sich angeblich im Laufe der Zeit systematisch um bis zu 30km verschoben haben. Das wäre möglich, wenn etwa in 100km Tiefe ein Ozean aus Wasser und Ammoniak existiert, der die äußere Kruste des Mondes von seinem Kern entkoppelt. Man sieht also, dass noch interessante Entdeckungen möglich sind......

 

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Cassini untersucht Saturnmonde

 

Die Saturnsonde Cassini: Nach Ankunft beim Saturn im Jahre 2004 begann die Raumsonde mit der systematischen Untersuchung des Saturnsystems mit seinen vielen geheimnisvollen Monden, wobei die Landung der Tochtersonde Hygens auf Titan ein absoluter Höhepunkt des Jahres 2005 war.  Später entstanden auch Bilder vieler Saturnmonde, die oft fast interessanter scheinen, als Saturn selber!

Der Mond Hyperion ist es, der den Wissenschaftlern Rätsel aufgibt. Man kann sich die merkwürdige zerklüftete Oberfläche nicht erklären, von der das Bild einen Ausschnitt zeigt. Wir vom Astronomiekurs können das Problem nicht ganz verstehen. Wir vermuten, dass die Oberfläche -wie auf dem Bild von Hyperion (NASA) links unseres Erachtens deutlich erkennbar- aus fast reinem Eis besteht. Zugegeben, durch Ablagerungen von dunklem kosmischem Dreck werden solche Oberflächen sehr schnell schmutzig und fast schwarz, aber eventuell ist durch irgendeinen Vorgang (vorübergehende Erwärmung?) der Schmutz abgeschmolzen, und hat sich auf den Kraterböden gesammelt. Damit wäre die zweite offene Frage der Wissenschaftler geklärt, nämlich die Frage, woher die in vielen Kratern erkennbare schwarze Materie kommt. Ob wir da wohl Recht haben war auch Anfang 2010 noch nicht geklärt, also warten wir noch etwas ab.....

Die geheimnisvollen Geysire auf Enceladus: Der Mond Enceladus ist ebenfalls nicht ohne Überraschungen. Er ist trotz hohen Alters und eisiger Kälte geologisch aktiv. Dafür liefern die Bilder von Cassini den eindeutigen Beweis. Auf Aufnahmen im Gegenlicht ist deutlich zu sehen, dass mehrere Strahlen von der Südpolregion des Mondes (Bild rechts, NASA) ausgehen. Eispartikel strömen in feinen Strahlen von der Oberfläche des Saturnmondes Enceladus. Die Wissenschaftler vermuten, dass die Ströme aus unter Druck stehenden Brüchen in dieser Region hervorgehen. Damit sich die Partikel bilden und in die Höhe transportiert werden können, muss der Austretende Wasserdampf eine bestimmte Dichte haben. Dies setzt erstaunlich hohe Temperaturen auf und in dem sonst eisigen Mond voraus, die sich nicht zwanglos erklären lassen.

Die Ausströmungen reichen bis etwa 490 Kilometer über die Oberfläche des Saturnmondes, der selbst nur 500 Kilometer durchmisst. Das Cassini-Raumschiff durchflog diese Materiewolken erstmals im Juli 2005, als es den Mond in einigen hundert Kilometern Höhe passierte. Während dieses nahen Vorbeiflugs ergaben erste Messungen der Instrumente an Bord von Cassini, dass es sich um Wasserdampf und Eispartikel mit dem Durchmesser eines menschlichen Haares handelt. So verhält sich der Saturnmond ähnlich wie ein Komet, dessen Schweif ebenfalls aus freigesetzten Partikeln und Gasen besteht. Aber bei Enceladus scheint die Energiequelle für diese Gas- und Eis-Fontänen eine unerklärliche Erwärmung im Inneren des Mondes zu sein, und nicht, wie bei einem Kometen, die Einstrahlung der Sonne.

Die im Südpolbereich beobachteten Geysire machen Enceladus zu einem der wissenschaftlich unerklärlichsten und interessantesten Objekte im Planetensystem. Bei einem weiteren Vorbeiflug am 12. März 2008 kam Cassini dem Mond extrem nahe, die geringste Entfernung betrug nur 50 Kilometer, was eine unglaubliche Präzision erforderte. Die Partikel-Analysatoren von Cassini spielten bei diesem Vorbeiflug die Hauptrolle, und haben das aus den Geysiren nahezu kontinuierlich mit 400m/s abgegebene Material untersucht. Neue Bilder der Nordpolregion und der Südpolregion zeigen im Norden eine im Gegensatz zum Süden ältere Kraterlandschaft (Eis), die tektonisch vermutlich durch Erwärmung von unten verändert wurde, und die mit schmalen Rissen durchsetzt ist. Speziell die jüngere Oberfläche im Südpolbereich macht Enceladus zu einem der  "hellsten" Objekte im Planetensystem, weil seine Oberfläche das Licht wie frischer Schnee zu fast 100% reflektiert (Albedo 1).

Neue Bilder und Messungen der südlichen Gebiete zeigen streifenförmige Bereiche höherer Temperatur ("Tiegerstreifen"), die um bis zu 115 Grad Celsius wärmer sind als andere Regionen des Mondes. In diesen Tiegerstreifen liegen auch die Austrittspunkte der Geysire. Beim nächsten Vorbeiflug am 11. August 2008 kam Cassini mit 64 000km/h erneut auf 50km an Enceladus heran, und mit einer speziellen Aufnahmetechnik gelangen unverschmierte, hoch auflösende Bilder von einigen Austrittsstellen der acht bekannten Geysire. Die Auflösung der Bilder beträgt bis zu 9m/Pixel. Es sind keine eindeutigen direkten Austrittskanäle zu sehen, auch die umgebende Landschaft weist keine Besonderheiten auf, die den genauen Punkt des Austritts lokalisieren. Das Bild oben (NASA) zeigt die Rille "Damaskus", unter dem weißen Dreieck im Zentrum der Rille liegt nicht erkennbar die Position eines der Geysire.

Die Geysire auf Enceladus sind eigentlich keine richtigen Geysire, da sie einen eher kontinuierlichen Strom von Material in den Raum abgeben. Dieser Strom hat einen großen Einfluss auf das Saturnsystem. Das Bild oben zeigt links einen Mond, die anderen hellen Punkte sind Sterne. Der Fleck in der Bildmitte zeigt Enceladus,  wie er den E-Ring des Saturn mit großen Mengen von Material füttert, darunter Wassereis und Salz. Aufgrund der gemessenen hohen Konzentration von bestimmten Salzen im den "Fontänen" kommt als Lösemittel nur Wasser in Frage. Man vermutet daher ein größeres Wasserreservoir unter der Oberfläche. Ob es sich dabei sogar um einen Ozean mit einer habitablen Zone zwischen Eiskruste und Felskern des Mondes handelt  ist noch völlig ungeklärt, die weitere Beobachtung von Enceladus wird daher eine der wichtigsten Aufgaben von Cassini sein.


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