Warum hat Saturn Ringe um sich herum?

Sicherlich einer der schönsten Anblicke, die das Sonnensystem zu bieten hat, Saturn sitzt da, eingehüllt in die volle Pracht seiner stattlichen Ringe. NASA/JPL/Space Science Institute

SaturnSeine auffälligen Ringe machen ihn zu einem der schönsten Objekte für Sterngucker am Himmel. Das prächtige Ringsystem ist selbst durch ein kleines Teleskop sichtbar, wenn auch nicht sehr detailliert. Die besten Aussichten stammen von Raumfahrzeugen wie den Voyagers und den Cassini-Missionen. Aus diesen nahen Begegnungen haben Planetenwissenschaftler viele Informationen gewonnen, die helfen, den Ursprung, die Bewegungen und die Entwicklung der Saturnringe zu beleuchten.

Die zentralen Thesen

• Die Ringe des Saturn bestehen größtenteils aus Eis, das mit Staubpartikeln durchsetzt ist.
• Saturn verfügt über sechs große Ringsysteme mit Unterteilungen zwischen ihnen.
• Die Ringe könnten sich gebildet haben, als ein kleiner Mond zu nahe an Saturn gewandert ist und in Stücke zerbrochen ist, aber Partikel können auch von streunenden Kometen oder Asteroiden stammen.
• Es wird angenommen, dass die Ringe ziemlich jung sind, nur wenige hundert Millionen Jahre alt, und laut NASA , sie könnten sich in den nächsten hundert Millionen Jahren oder so auflösen.

Durch ein Teleskop sehen die Ringe des Saturn fast solide aus. Einige frühe Astronomen, wie Jean-Dominique Cassini, waren in der Lage, etwas zu identifizieren, das wie „Lücken“ oder Brüche in den Ringen aussah. Die größte davon wurde nach dem berühmten Astronomen benannt, die Cassini-Division. Zuerst dachten die Leute, die Lücken seien leere Bereiche, aber die Ansichten von Raumfahrzeugen aus dem 20. Jahrhundert zeigten, dass sie auch mit Material gefüllt waren.

Wie viele Ringe hat Saturn?

Es gibt sechs große Ringregionen. Die wichtigsten sind die A-, B- und C-Ringe. Die anderen, D (am nächsten), E, ​​F und G sind viel schwächer. Eine Karte der Ringe zeigt sie in der folgenden Reihenfolge, beginnend knapp über der Oberfläche des Saturn und sich nach außen bewegend: D, C, B, Cassini-Teilung, A, F, G und E (am weitesten entfernt). Es gibt auch einen sogenannten 'Phoebe'-Ring, der die gleiche Entfernung wie der hat Mond Phoebe. Die Ringe sind alphabetisch nach der Reihenfolge ihrer Entdeckung benannt.

Dieses Bild der Raumsonde Cassini erfasst fast die verschiedenen Regionen des gesamten Ringsystems. NASA/JPL/Space Science Institute/Wikimedia Commons/Public Domain

Die Ringe sind breit und dünn, wobei sich der breiteste bis zu 282.000 Kilometer (175.000 Meilen) vom Planeten entfernt erstreckt, aber an den meisten Stellen nur wenige zehn Fuß dick ist. Es gibt Tausende von Ringen im System, die jeweils aus Milliarden von Eisstücken bestehen, die den Planeten umkreisen. Die Ringpartikel bestehen größtenteils aus sehr reinem Material Wasser Eis. Die meisten Stücke sind ziemlich klein, aber einige haben die Größe von Bergen oder sogar kleinen Städten. Wir können sie von der Erde aus sehen, weil sie hell sind und viel Sonnenlicht reflektieren.

Künstlerische Darstellung von verklumptem Ringmaterial in der Umlaufbahn um den Saturn. Einige Ringpartikel sind groß, während andere klein sind. NASA/JPL/Universität Colorado/Wikimedia Commons/Public Domain

Ringpartikel werden durch Gravitationswechselwirkungen untereinander und mit kleinen Monden, die in die Ringe eingebettet sind, an Ort und Stelle gehalten. Diese „Hirtensatelliten“ reiten Herden auf den Ringpartikeln.

Wie Saturn zu seinen Ringen kam

Während Wissenschaftler schon immer wussten, dass Saturn Ringe hat, wissen sie nicht, wie lange die Ringe schon existieren und wann sie entstanden sind. Es gibt zwei Haupttheorien.

Auf diese Weise geboren, Theorie Eins

Viele Jahre lang gingen Wissenschaftler davon aus, dass der Planet und seine Ringe früh in der Geschichte der Erde entstanden sindSonnensystem. Sie glaubten, dass die Ringe aus vorhandenen Materialien entstanden sind: Staubpartikel, felsige Asteroiden, Kometen und große Eisbrocken.

Diese Theorie galt bis zu den ersten Erkundungen von Raumfahrzeugen durch die Voyager-Missionen ab 1981. Bilder und Daten zeigten Veränderungen in den Ringen, sogar über kurze Zeiträume. Die Cassini-Mission lieferte zusätzliche Informationen, die Wissenschaftler noch analysieren und die darauf hindeuten, dass Ringpartikel in kurzen Zeiträumen verloren gehen. Ein weiterer Hinweis auf das Alter der Ringe ergibt sich aus der sehr reinen Wassereiszusammensetzung der Partikel. Wissenschaftler argumentieren, dass dies bedeutet, dass die Ringe viel, viel jünger als Saturn sind. Ältere Eispartikel würden mit der Zeit durch Staub verdunkelt werden. Wenn das stimmt, dann gehen die Ringe, die wir jetzt sehen, möglicherweise nicht auf die Ursprünge des Saturn zurück.

Ein gebrochener Mond, Theorie Zwei

Alternativ könnte das aktuelle Ringsystem entstanden sein, als ein Mond von der Größe von Mimas vor etwa 200 Millionen Jahren Saturn zu nahe kam und aufgrund von Saturns Größe auseinanderbrach Schwere . Die resultierenden Teile wären dann in eine Umlaufbahn um den Saturn gefallen und hätten die Ringe geschaffen, die wir heute sehen. Es ist möglich, dass sich dieses Mondzerfallsszenario während der 4,5 Milliarden Jahre langen Lebensdauer des Planeten viele Male abgespielt hat. Die Ringe, die wir heute sehen, sind nach dieser Theorie nur die neusten Ringe.

Es ist auch möglich, dass eine sehr frühe „Titan-ähnliche“ Welt an der Entstehung der Ringe beteiligt war und ein viel größeres und massiveres System bildete als die heute sichtbaren.

Hast Du gewusst?

Saturn ist nicht der einzige Planet mit Ringen.Riesenjupiter,mysteriöser Uranus, undkalter Neptunhabe sie auch.

Unabhängig davon, wie sie entstanden sind, verändern sich die Ringe des Saturn im Laufe der Zeit weiter und gewinnen an Material, wenn kleinere Objekte zu nahe kommen. Basierend auf Daten, die während desCassini-Mission, glauben Wissenschaftler, dass die Ringe interplanetaren Staub anziehen, was dazu beiträgt, Materialien wieder aufzufüllen, die im Laufe der Zeit verloren gehen. Die Aktivität innerhalb der Ringe durch die hütenden Monde verursacht auch Veränderungen in den Ringen.

Diese Sammlung von Cassini-Bildern bietet Kontext zum Verständnis der Position und des Ausmaßes von propellerförmigen Merkmalen, die innerhalb des A-Rings von Saturn beobachtet wurden. NASA/JPL/Space Science Institute/Wikimedia Commons/Public Domain

Die Zukunft der Saturnringe

Wissenschaftler haben eine Reihe von Theorien darüber, wie sich die aktuellen Ringe auflösen könnten, aber die meisten sind sich einig, dass sie wahrscheinlich nicht sehr lange halten werden. Neue Ringe würden sich nur bilden, wenn etwas nahe genug kommt, um auseinandergerissen zu werden. Andere kleinere Partikel könnten sich, während sie von den nahen Monden getrieben werden, in den Weltraum ausbreiten und für das System verloren gehen. Wenn die Monde selbst nach außen wandern, werden sich die Ringpartikel, die sie „herden“, ausbreiten.

Partikel könnten in den Saturn „regnen“ oder sich in den Weltraum auflösen. Außerdem Bombardierung durch und Kollisionen mit Meteoroiden Teilchen aus der Umlaufbahn schlagen könnten. Im Laufe der Zeit könnten diese Aktionen dazu führen, dass die Ringe an Masse verlieren und schließlich vollständig verschwinden. Cassini-Daten deuten darauf hin, dass die aktuellen Ringe höchstens einige hundert Millionen Jahre alt sein könnten. Sie könnten nur noch hundert Millionen Jahre bestehen, bevor sie sich im Weltraum oder auf dem Planeten auflösen. Das bedeutet, dass Saturns Ringe im Vergleich zum Planeten selbst vergänglich sind und dass der Planet viele Ringsätze gehabt haben könnte, da kleinere Welten während der Lebenszeit von Saturn zu nahe gewandert sind.

In einer Sache sind sich die Wissenschaftler einig – Zeit bedeutet für die Lebensdauer eines Planeten verschiedene Dinge, und wir werden die atemberaubenden Ringe des Saturn noch viele Jahrtausende lang schätzen können.

Quellen

Großmann, Lisa. Die Ringe des Saturn könnten zerfetzte Monde sein. Science News for Students, 24. Januar 2018.

'Wie dick sind Saturns Ringe?' Referenzschalter, Hubblesite.

'Saturn.' NASA, 25. April 2019.

Steigerwald, Bill. 'NASA-Forschung zeigt, dass Saturn seine Ringe mit einer 'Worst-Case-Szenario'-Rate verliert.' Nancy Jones, NASA, 17. Dezember 2018, Greenbelt, Maryland.