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Astronomie+Physik

Blitzartig gestreift

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Die Cassini-Aufnahme vom September 2005, aufgenommen aus einer Entfernung von 318.000 Kilometern, zeigt schwache Speichen im B-Ring des Saturns. Bild: NASA/JPL/Space Science Institute
Die rätselhaften Speichen in den Saturnringen sind eine Folge heftiger Gewitter auf dem Planeten, vermutet ein internationales Forscherteam. Ihr Szenario: Blitze oberhalb der Wolken erzeugen Elektronenstrahlen, die vom Planeten wegrasen und auf ihrem Weg auch die Ringe durchqueren. Dabei laden sie einige der Ringpartikel elektrostatisch auf, so dass diese sich gegenseitig abstoßen. Diese elektrostatische Aufladung galt schon länger als Ursache für die auffallenden streifenförmigen Flecken, die immer wieder in den Ringen auftauchen. Die These des Teams um Geraint Jones vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Lindau muss zwar noch durch Beobachtungen bestätigt werden. Sie kann jedoch einige Eigenschaften der Speichen besser erklären als bisherige Theorien.

Zum ersten Mal beobachtet wurden die Speichen, die etwa 100 Kilometer breit und bis zu 20.000 Kilometer lang werden können, bereits Anfang der 1980er Jahre von den Voyager-Sonden. Sie sind nicht ständig präsent, sondern bauen sich innerhalb weniger Stunden auf, bleiben einige Zeit sichtbar und verschwinden dann wieder. Auch gibt es Zeiten, in denen es überhaupt keine Speichen gibt. Wie die merkwürdigen Strukturen entstehen, ist jedoch nach wie vor unklar. Zwar gilt es mittlerweile dank einiger Cassini-Aufnahmen als erwiesen, dass es sich bei den auffälligen Flecken um Stellen handelt, in denen sich die Ringpartikel aufgrund von elektrostatischen Wechselwirkungen gegenseitig aus dem Ring herausstoßen. Warum sich die Teilchen jedoch überhaupt aufladen, wissen Astronomen noch nicht.

Nach Ansicht von Jones und seinen Kollegen könnten dahinter die gleichen Phänomene stecken, die auch in den obersten Schichten der Erdatmosphäre Gammastrahlenblitze und glühende Erscheinungen, so genannte Kobolde, hervorrufen: Treffen dort nämlich die energiereichen Teilchen des Sonnenwindes und der kosmischen Strahlung auf die Atmosphäre, können sie oberhalb der Wolken elektrische Entladungen auslösen. Die dabei freiwerdenden Elektronen bewegen sich dann entlang des Erdmagnetfeldes in den Weltraum und produzieren dabei die Kobolde und Röntgenblitze. Auf dem Saturn würden solche Elektronenstrahlen hingegen auf die Ringe treffen und dort die Partikel aufladen.

Auch der Verlauf der Feldlinien von Saturns Magnetfeld passe zu diesem Szenario, so die Forscher: Sie würden die geladenen Teilchen direkt in den so genannten B-Ring transportieren, der genauso schnell rotiert wie der Planet selbst. Auf diese Weise träfen die Elektronenstrahlen immer wieder die gleichen Ringbereiche und könnten so die besonders ausgeprägten Speichen hervorrufen, die dort beobachtet wurden. Auch die graduelle Bildung der Strukturen wäre so erklärbar. Bisherige Theorien wie durch Meteoriten in den Ringen aufgewirbeltes geladenes Plasma oder der Einfluss des Sonnenlichts auf die Ringpartikel können diese Eigenschaft dagegen nicht erklären.

Nature, Online-Dienst Originalarbeit der Forscher: Geraint Jones (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Lindau) et al.: Geophysical Research Letters, Bd. 33, S. L21202 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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