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Warum verliert Saturn schnell seine Ringe?

Saturnringe

Das Universum jenseits unseres Planeten hat eine Menge atemberaubender Sehenswürdigkeiten zu bieten, aber einer der schönsten ist der Saturn und seine Ringe. Leider haben Wissenschaftler einige schlechte Nachrichten für Astronomie-Fans, da diese Ringe anscheinend nicht ewig halten werden. Vor fast vierzig Jahren besuchten die Missionen Voyager 1 und 2 das Saturnsystem und nahmen einige atemberaubende, hochauflösende Bilder der Atmosphäre des Planeten auf und hoben seine vielen Monde und sein ikonisches Ringsystem hervor. Darüber hinaus enthüllte die Sonde auch, dass Saturn langsam seine Ringe verlor und sie in etwa 100 Millionen Jahren verschwinden würden.

Saturnringe

Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/G. Ugarkovic.

Die Studie, die kürzlich in der erschienen ist Zeitschrift Ikarus, wurde von James O'Donoghue vom Goddard Space Flight Center der NASA geleitet und umfasste Mitglieder des NASA Jet Propulsion Laboratory, der Zentrum für Weltraumphysik, der Space Research Corporation, der University of Leicester und dem University College London.

Vor kurzem hat die Cassini-Orbiter besuchte das Saturnsystem und verbrachte über 12 Jahre damit, den Planeten, seine Monde und sein Ringsystem zu studieren und enthüllte, dass Saturn seine Ringe mit der maximalen Rate verliert, wie von den Voyager-Missionen vorhergesagt.

Außerdem sagen uns neue Beobachtungen des Keck-Teleskops auf Hawaii, dass jede Sekunde etwa 1,814 kg Eis auf die Saturnoberfläche fallen, genug, um ein olympisches Schwimmbecken in 30 Minuten zu füllen. Und laut NASA wird Saturn, wenn der Ringregen auf diesem Niveau bleibt, seine inneren Ringe in etwa 100 bis 300 Millionen Jahren verlieren.

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Die Ringe des Saturn, das umfangreichste Ringsystem aller Planeten im Sonnensystem, wurden 1610 von Galileo Galilei entdeckt.

Abbildung der Saturnringe

Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Gemäß den von den Voyager-Sonden in den Jahren 1980 und 1981 gewonnenen Daten werden eisige Partikel von den Saturnringen durch die Schwerkraft des Planeten angezogen, nachdem sie dem Saturnmagnetfeld ausgesetzt waren, was sie in einen staubigen „Ringregen“ in der oberen Atmosphäre des Saturns verwandelt. Das Cassini-Raumschiff flog dorthin, wo sich kein Raumschiff jemals gewagt hat und war nicht einmal dafür ausgelegt, in dieser Umgebung zu fliegen, und untersuchte den Verlust von Saturns Ringmaterial als Teil seines Grande Finales, wo das Raumschiff seinen verbleibenden Treibstoff verbrauchte, um 22 Umlaufbahnen zwischen Saturn und zu leiten seine Ringe.

„Wir haben das Glück, Saturns Ringsystem zu sehen, das sich in der Mitte seiner Lebensdauer zu befinden scheint“, sagt James O'Donoghue vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.

1986 veröffentlichte Jack Connerney, ein Forscher vom Goddard Space Center der NASA und Co-Autor der jüngsten Studie, a Forschungsarbeit und schlugen vor, dass elektrisch geladene Eispartikel von Saturns Ringen unsichtbare Magnetfeldlinien entlang flossen und als Wasser in der oberen Atmosphäre des Saturn abgelagert wurden. Laut Connerney wurden diese Teilchen entweder durch UV-Strahlung der Sonne oder durch Plasmawolken, die von Mikrometeoroiden verursacht wurden, elektrisch aufgeladen und bombardierten so die Ringe. Das Team entdeckte auch ein leuchtendes Band auf einem höheren Breitengrad in der südlichen Hemisphäre, das zufällig der Punkt ist, an dem sich das Magnetfeld des Saturn mit der Umlaufbahn von Enceladus schneidet.

Die NASA-Raumsonde Cassini im Orbit um den Saturn

Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Diese Partikel wurden laut Connerney entweder durch UV-Strahlung der Sonne oder durch Plasmawolken elektrisch aufgeladen, die durch Mikrometeoroide verursacht wurden, die die Ringe bombardierten. Sobald dies geschieht, würden die Partikel die Anziehungskraft des Saturn-Magnetfelds spüren und würden von der Schwerkraft des Saturn entlang von Feldlinien angezogen, die sie in der oberen Atmosphäre ablagern würden.

Diese Eispartikel würden dann verdampfen und chemisch mit der Ionosphäre des Saturn interagieren, was den Effekt hätte, den Dunst in der Stratosphäre wegzuwaschen. Diese Bereiche würden im reflektierten Licht dunkler erscheinen und so das Erscheinungsbild dunkler Bänder in der Atmosphäre des Saturns erzeugen. Ein weiteres Ergebnis wäre eine längere Lebensdauer der elektrisch geladenen Teilchen, die als H3+-Ionen bekannt sind (die aus drei Protonen und zwei Elektronen bestehen).

Durch das Vorhandensein dieser Ionen konnten O'Donoghue und sein Team Connerneys Theorie bestätigen. Mit dem Keck-Teleskop konnte das Team diese Ionen in der nördlichen und südlichen Hemisphäre des Saturn beobachten, dank der Art und Weise, wie sie im Infrarotspektrum leuchten (was passiert, wenn sie mit Sonnenlicht interagieren). Diese Bänder wurden an Stellen beobachtet, an denen die magnetischen Feldlinien, die die Ringebene schneiden, in den Planeten eintreten.

Anschließend analysierten sie das Licht, um die Regenmenge zu bestimmen, die mit Saturns Ionosphäre interagiert, was anzeigen würde, wie viel Eispartikel von den Saturnringen abgezogen wurden. Sie fanden heraus, dass es den hohen Werten entsprach, die Connerney und seine Kollegen in ihrer Studie von 1986 abgeleitet hatten.

Das Team entdeckte auch ein leuchtendes Band auf einem höheren Breitengrad in der südlichen Hemisphäre, das zufällig der Punkt ist, an dem sich das Magnetfeld des Saturn mit der Umlaufbahn von Enceladus schneidet. Seit einiger Zeit wissen Astronomen, dass die Geysire, die periodisch aus der südlichen Polarregion von Enceladus ausbrechen (die das Ergebnis geologischer Aktivität im Inneren sind), für die Wiederauffüllung des E-Rings des Saturn verantwortlich sind.

Jetzt muss das Team analysieren, wie sich der Ring aufgrund der jahreszeitlichen Veränderungen auf dem Planeten verändert. Die Umlaufzeit des Saturn beträgt 29.4 Jahre und ist eine der Hauptursachen dafür, dass seine Ringe unterschiedlich starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind.

Quelle: Universum heute

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