Cassini ist die fortschrittlichste Raumsonde, die jemals gebaut wurde. 1997 als gemeinsame Mission von NASA und Europäischer Weltraumorganisation ins Leben gerufen, dauerte die Reise zum Saturn sieben Jahre. Seitdem umkreist es den sechsten Planeten von der Sonne und sendet Daten von immensem wissenschaftlichen Wert und Bilder von großartiger Schönheit zurück.
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Cassini beginnt jetzt eine letzte Kampagne. Das Finale wird als Grand Finale bezeichnet und am 15. September 2017 mit einer Sonde abgeschlossen, die in die Saturnatmosphäre eintaucht und dort verbrennt. Obwohl Saturn in den 1970er und 1980er Jahren von drei Raumschiffen besucht wurde, konnten sich meine Kollegen und ich nicht vorstellen, was die Cassini-Raumsonde während ihres Aufenthalts auf dem Ringplaneten vor 20 Jahren entdecken würde.
Ein gewaltiger Sturm wirbelte über das Gesicht des Saturn. Zu dem Zeitpunkt, als dieses Bild aufgenommen wurde, war es 12 Wochen nach Beginn des Sturms vollständig um den Planeten gewickelt. (NASA / JPL-Caltech / SSI, CC BY) Ein Planet des dynamischen Wandels
In den Saturnwolken, den so genannten Great White Spots, treten regelmäßig massive Stürme auf, die mit erdgebundenen Teleskopen beobachtet werden können. Cassini hat einen Sitz in der ersten Reihe für diese Veranstaltungen. Wir haben entdeckt, dass diese Stürme genau wie die Gewitter der Erde Blitze und Hagel enthalten.
Cassini umkreist den Saturn schon lange genug, um jahreszeitliche Veränderungen zu beobachten, die - ähnlich wie die Jahreszeiten auf der Erde - zu unterschiedlichen Wetterbedingungen führen. In der nördlichen Hemisphäre des Saturn treten im Spätsommer häufig periodische Stürme auf.
Im Jahr 2010, im nördlichen Frühling, erschien ein ungewöhnlich früher und intensiver Sturm in den Wolkengipfeln des Saturn. Es war ein Sturm von solcher Unermesslichkeit, dass er den gesamten Planeten umgab und fast ein Jahr anhielt. Erst als der Sturm seinen eigenen Schwanz gefressen hatte, stotterte und verblasste er schließlich. Das Studium solcher Stürme und der Vergleich mit ähnlichen Ereignissen auf anderen Planeten (denken Sie an Jupiters Großen Roten Fleck) helfen Wissenschaftlern, die Wettermuster im gesamten Sonnensystem, auch hier auf der Erde, besser zu verstehen.
Nachdem Cassini Hunderte von Bahnen um Saturn zurückgelegt hatte, war er auch in der Lage, andere Merkmale, die nur von der Erde oder früheren Sonden aus zu sehen waren, eingehend zu untersuchen. Enge Begegnungen mit Saturns größtem Mond, Titan, haben es den Navigatoren ermöglicht, die Schwerkraft des Mondes zu nutzen, um die Umlaufbahn der Sonde neu auszurichten, sodass sie über den Polen des Saturns schwingen kann. Aufgrund des starken Magnetfelds des Saturn beheimaten die Pole wunderschöne Auroren, genau wie die der Erde und des Jupiters.
Saturns sechsseitiger Wirbel am Saturn-Nordpol, der als "Sechseck" bekannt ist. Dies ist eine Überlagerung von Bildern, die mit verschiedenen Filtern aufgenommen wurden, wobei verschiedenen Wellenlängen des Lichts Farben zugewiesen wurden. (NASA / JPL-Caltech / SSI / Hampton University, CC BY) Cassini hat auch die Existenz eines bizarren sechseckigen Polarwirbels bestätigt, der ursprünglich von der Voyager-Mission 1981 erblickt wurde. Der Wirbel, eine Masse wirbelnden Gases ähnlich einem Hurrikan, ist größer als die Erde und hat Spitzenwindgeschwindigkeiten von 220 Meilen pro Stunde.
Heimat von Dutzenden verschiedener Welten
Cassini entdeckte, dass der Saturn 45 Monde mehr als die zuvor bekannten 17 Monde hat.
Der größte, Titan, ist größer als der Planet Merkur. Es besitzt eine dichte stickstoffreiche Atmosphäre mit einem Oberflächendruck, der anderthalbmal so hoch ist wie der der Erde. Cassini konnte unter der Wolkendecke dieses Mondes nach Flüssen suchen, die in Seen und Meere münden und vom Regen aufgefüllt werden. In diesem Fall handelt es sich jedoch nicht um Wasser, sondern um flüssiges Methan und Ethan.
Falschfarbenbild von Ligeia Mare, dem zweitgrößten bekannten Flüssigkeitskörper auf dem Saturnmond Titan. Es ist mit flüssigen Kohlenwasserstoffen gefüllt. (NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell, CC BY) Das heißt nicht, dass Wasser dort nicht in Hülle und Fülle vorhanden ist - aber auf Titan (mit einer Oberflächentemperatur von -180 -1) ist es so kalt, dass sich Wasser wie Stein und Sand verhält. Obwohl es alle Zutaten für das Leben enthält, ist Titan im Wesentlichen eine „gefrorene Erde“, die zu diesem Zeitpunkt gefangen war, bevor sich Leben bilden konnte.
Der sechstgrößte Saturnmond, Enceladus, ist eine eisige Welt mit einem Durchmesser von etwa 500 km. Und für mich ist es der Ort der spektakulärsten Entdeckung der Mission.
Die Entdeckung begann demütig mit einem merkwürdigen Ausrutscher der Magnetfeldmessungen während des ersten Vorbeiflugs von Enceladus im Jahr 2004. Als Cassini über die südliche Hemisphäre des Mondes flog, entdeckte er merkwürdige Schwankungen im Magnetfeld des Saturn. Daraus folgerte das Cassini-Magnetometerteam, dass Enceladus eine Quelle für ionisiertes Gas sein muss.
Fasziniert wiesen sie die Cassini-Navigatoren an, 2005 einen noch genaueren Vorbeiflug durchzuführen. Zu unserem Erstaunen wurden die beiden Instrumente zur Bestimmung der Zusammensetzung des Gases, durch das das Raumschiff fliegt, das Cassini-Plasmaspektrometer (CAPS) sowie die Ionen- und die neutrale Masse entwickelt Das Spektrometer (INMS) stellte fest, dass Cassini unerwartet eine Wolke aus ionisiertem Wasser durchquerte. Diese Wasserfahnen, die von Rissen im Eis am Südpol von Enceladus ausgehen, strömen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 120 km / h in den Weltraum.
Ich gehöre zu dem Team, das die positive Identifizierung von Wasser vorgenommen hat, und ich muss sagen, dass es der aufregendste Moment in meiner beruflichen Laufbahn war. Was die Saturnmonde anbelangt, dachten alle, dass die gesamte Aktion bei Titan stattfinden würde. Niemand erwartete, dass der kleine, unscheinbare Enceladus irgendwelche Überraschungen birgt.
Geologische Aktivitäten in Echtzeit sind im Sonnensystem eher selten. Vor Enceladus war Jupiters Mond Io die einzige bekannte aktive Welt jenseits der Erde, die über ausbrechende Vulkane verfügt. Etwas Ähnliches wie Old Faithful auf einem Saturnmond zu finden, war praktisch unvorstellbar. Die Tatsache, dass alles damit begann, dass jemand eine ungewöhnliche Ablesung in den Magnetfelddaten bemerkte, ist ein wunderbares Beispiel für die zufällige Natur der Entdeckung.
Das Geysirbecken am Südpol von Enceladus, dessen Wasserfahnen von gestreutem Sonnenlicht beleuchtet werden. (NASA / JPL-Caltech / Weltraumwissenschaftliches Institut, CC BY) Die Geschichte von Enceladus wird nur noch außergewöhnlicher. 2009 wurden die Federn erstmals direkt abgebildet. Wir wissen jetzt, dass Wasser aus Enceladus die größte Komponente der Saturn-Magnetosphäre darstellt (die vom Saturn-Magnetfeld kontrollierte Fläche), und die Federn sind für die Existenz des riesigen Saturn-E-Rings verantwortlich, des zweitäußersten Rings des Planeten.
Erstaunlicherweise wissen wir jetzt, dass sich unter der Kruste von Enceladus ein globaler Ozean aus flüssigem Salzwasser und organischen Molekülen befindet, die alle durch hydrothermale Entlüftungsöffnungen am Meeresboden erwärmt werden. Eine detaillierte Analyse der Federn zeigt, dass sie Kohlenwasserstoffe enthalten. All dies deutet auf die Möglichkeit hin, dass Enceladus eine Ozeanwelt ist, in der Leben herrscht, genau hier in unserem Sonnensystem.
Wenn Cassini später in diesem Jahr in die Wolken des Saturn eintaucht, ist dies das Ende einer der erfolgreichsten Entdeckungsmissionen, die die Menschheit jemals gestartet hat.
Wissenschaftler erwägen nun gezielte Einsätze bei Titan, Enceladus oder möglicherweise beidem. Eine der wertvollsten Lektionen, die man aus Cassini ziehen kann, ist die Notwendigkeit, weiter zu erforschen. So viel wir vom ersten Raumschiff gelernt haben, das Saturn erreicht hat, nichts hat uns auf das vorbereitet, was wir mit Cassini finden würden. Wer weiß, was wir als nächstes finden werden?
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
Dan Reisenfeld, Professor für Physik und Astronomie an der Universität von Montana
