Der tödliche Sturz der Cassini-Raumsonde in den Saturn hat gezeigt, dass der innerste Ring des Gasriesen Eisregen und organische Moleküle mit unglaublicher Geschwindigkeit in die obere Atmosphäre des Planeten schleudert.
Cassini absolvierte vor etwas mehr als einem Jahr eine 13-jährige Erkundungstour durch Saturn und seine Monde, doch viele wissenschaftliche Erkenntnisse im Zusammenhang mit dem dramatischen Ausstieg werden immer noch enthüllt. Die Sonde schwang sich 22 Mal durch die Lücke zwischen dem Riesenplaneten und seinen berühmten Ringen und sammelte so viele Daten wie möglich, bevor sie in die Atmosphäre des Planeten tauchte und in Flammen aufging.
Seit Jahren wissen Forscher, dass der „Ringregen“ des Saturns oder das Ringsystem rund um den Planeten der oberen Atmosphäre Wasser zuführt. Aber während der letzten Schwünge um Saturn haben Cassinis Geräte den konstanten Schauer nanoskaliger Partikel gemessen. Der Regen besteht hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff, enthält aber auch viel Eiswasser sowie Kohlenstoffverbindungen wie Butan und Propan, berichtet Elizabeth Howell von Seeker.
Das schiere Materialvolumen war eine der größten Überraschungen; Cassini hat gemessen, dass 22.000 Pfund Material pro Sekunde von den Ringen fallen. Der größte Teil der chemischen Aufschlämmung wird aus dem Ring gespült, der der Saturnatmosphäre am nächsten liegt, dem D-Ring. Bei dem gegenwärtigen Tempo könnte der Ring in etwa 100.000 Jahren vollständig erschöpft sein.
"Es stellt sich heraus, dass Ringregen mehr wie ein Ringregen ist", sagt der Planetenforscher Hunter Waite vom Southwest Research Institute und Hauptautor der Studie in Science. „Während [das Ionen- und Neutralmassenspektrometer] zur Untersuchung von Gasen entwickelt wurde, konnten wir die Ringteilchen messen, da sie mit so hohen Geschwindigkeiten auf das Raumfahrzeug treffen, dass sie verdampfen. Wassereis und die neu entdeckten organischen Verbindungen fallen viel schneller aus den Ringen als gedacht - bis zu 10.000 Kilogramm Material pro Sekunde. “
Die Entdeckung verändert das, was wir über Saturns Ringe und seine Atmosphäre wissen. Die Co-Autorin Kelly Miller, ebenfalls Planetenwissenschaftlerin am Southwest Research Institute, berichtet Howell von Die Suche nach der massiven Menge an Ringregen lässt darauf schließen, dass die Saturn-D-Ringe mit Material aus den größeren Saturn-C-Ringen gespeist werden. Dies ist eine neue Entdeckung. Die Daten deuten auch darauf hin, dass sich im D-Ring viel Material befindet, das zu klein ist, um von Fernsensoren aufgenommen zu werden. Das direkte Abtasten, wie es Cassini getan hat, ist die einzige Möglichkeit, es zu erkennen.
Tatsächlich zeigt eine andere kürzlich durchgeführte Studie unter Verwendung von Cassini-Daten, dass die Saturnringe nur etwa 150 bis 300 Millionen Jahre alt sind und möglicherweise nicht für immer Bestand haben, insbesondere wenn sie ständig Material für den darunter liegenden Planeten verlieren. Aber nicht alle sind mit dieser Interpretation einverstanden und das Alter der Ringe ist immer noch umstritten.
"Haben wir gerade das Glück, in der Zeit zu sein, in der Saturn diese prächtigen Ringe hat?", Fragt Sean Hsu von der University of Colorado Boulder Nadia Drake von National Geographic . "Es ist auch faszinierend zu denken, dass wenn sich kürzlich ein massiver Ring bilden könnte, dies Auswirkungen auf die anderen eisigen Monde des Saturn hat."
All dieser Staub, der in die obere Atmosphäre des Saturn gelangt, hat auch große Auswirkungen auf seine Ionosphäre, indem er ihn möglicherweise erwärmt oder seine Atmosphäre verändert.
"Diese Menge, die in die Ionosphäre gelangt, zerkaut einen Großteil der Ionosphäre, beeinflusst deren Zusammensetzung und verursacht beobachtbare Effekte - das versuchen wir jetzt zu verstehen", heißt es in einer Pressemitteilung von Co-Autor Thomas Cravens von der Universität von Kansas. "Die Daten sind klar, aber Erklärungen werden noch modelliert und das wird eine Weile dauern."
Dies war nicht das einzige Ergebnis von Cassinis kürzlich veröffentlichtem Grand Finale. Mehrere andere Veröffentlichungen, die auf den ebenfalls in Science veröffentlichten Daten basieren, enthüllen ein neues elektrisches Stromsystem, das die Ringe und die obere Atmosphäre verbindet, und einen neu entdeckten Strahlungsgürtel um den Planeten. Eine andere Studie zeigt, dass das Magnetfeld von Saturn im Gegensatz zu jedem anderen untersuchten Planeten nahezu an der Spinachse ausgerichtet ist. Astronomen konnten auch Radiosendungen von den Polen des Planeten sammeln. Es wird erwartet, dass die Grand-Finale-Daten noch mehr von Saturns Geheimnissen preisgeben werden.
"Viele Rätsel bleiben bestehen, während wir Teile des Puzzles zusammensetzen", sagt Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory in Pasadena. "Die Ergebnisse von Cassinis letzten Umläufen erwiesen sich als interessanter, als wir es uns hätten vorstellen können."
