Der detaillierteste Blick, den die Raumsonde Cassini jemals auf die Ringe des Saturns geworfen hat. Die Farbe wird verwendet, um Informationen über die Größe der Ringpartikel darzustellen, die durch Radiosignale gemessen wurden (Bildnachweis: NASA/JPL)
Die Ringe des Saturns sind möglicherweise nicht jünger als die Dinosaurier, wie kürzlich vermutet, sondern mit Milliarden von Jahren fast so alt wie der Riesenplanet selbst, so eine neue Studie.
Das Alter der Saturnringe ist seit langem umstritten. Einige Forscher gingen davon aus, dass sich diese ikonischen Gebilde zusammen mit dem Saturn vor etwa 4,5 Milliarden Jahren aus den eisigen Trümmern bildeten, die nach der Entstehung des Sonnensystems in der Umlaufbahn zurückblieben. Andere vermuten, dass die Ringe sehr jung sind und vielleicht entstanden sind, nachdem die Anziehungskraft des Saturns einen Kometen oder einen Eismond zerrissen hat.
Wissenschaftler dachten, eine Möglichkeit, dieses Rätsel zu lösen, sei ein genauerer Blick auf die Saturnringe. Im Laufe der Zeit wären Mikrometeoroiden – Felsen, die kleiner als ein Sandkorn sind und durch den Weltraum rasen – auf die hellen Eispartikel gestoßen, aus denen die Saturnringe bestehen. Der Grad der Verschmutzung, der auf den Ringen zu sehen ist, könnte dann als Zeichen für das Alter der Ringe dienen.
Als die NASA-Raumsonde Cassini im Jahr 2004 den Saturn erreichte, entdeckte sie, dass die Saturnringe relativ hell und sauber erschienen. Nachfolgende Analysen ergaben, dass die Saturnringe etwa 100 bis 400 Millionen Jahre alt sind. Im Vergleich dazu tauchten die Dinosaurier vor etwa 230 Millionen Jahren auf der Erde auf und beherrschten das Leben auf dem Land, bis ein kosmischer Einschlag ihrer Herrschaft vor etwa 65 Millionen Jahren ein katastrophales Ende bereitete.
Doch „die Vorstellung, dass die Ringe des Saturns jung sind, erschien im Kontext der langen Entwicklungsgeschichte des Sonnensystems sehr seltsam“, sagte der Hauptautor der Studie, Ryuki Hyodo, ein Planetenforscher am Institute of Science Tokyo, gegenüber kosmischeweiten.de. „Vor ein paar Millionen Jahren war die Zeit der Dinosaurier auf der Erde. Das würde bedeuten, dass das Sonnensystem bereits gut etabliert und relativ stabil war.“
Im Gegensatz dazu war das Sonnensystem zur Zeit der Entstehung des Saturn vor etwa 4,5 Milliarden Jahren oder während der Ära des so genannten Late Heavy Bombardment vor etwa 4 Milliarden Jahren „viel chaotischer“, so Hyodo. „Viele große Planetenkörper waren noch in Bewegung und wechselwirkten miteinander, was die Wahrscheinlichkeit eines bedeutenden Ereignisses, das zur Bildung der Saturnringe geführt haben könnte, stark erhöhte.“
Um Licht auf das Alter der Saturnringe zu werfen, entwickelten Hyodo und seine Kollegen in der neuen Studie 3D-Computermodelle, die Zusammenstöße zwischen Mikrometeoroiden und den Ringen simulieren. Diese Zusammenstöße erfolgen typischerweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 108.000 km/h (67.100 mph), so die Forscher.
Die Forscher fanden heraus, dass diese schnellen Kollisionen Temperaturen von mehr als 9.725 Grad Celsius (17.540 Grad Fahrenheit) erzeugen können, wodurch die Mikrometeoroiden verdampfen. Dieses Gas würde sich dann ausdehnen, abkühlen und im Magnetfeld des Saturns kondensieren, wobei elektrisch geladene Ionen und mikroskopische Partikel entstehen.
Die Simulationen ergaben dann, dass diese geladenen Teilchen größtenteils entweder mit Saturn kollidieren, seiner Anziehungskraft entkommen oder in die Atmosphäre des Planeten gezogen werden. Nur sehr wenig von diesem Material scheint die Ringe zu verschmutzen, so dass sie relativ sauber sind, fanden die Wissenschaftler.
„Ein sauberes Aussehen bedeutet nicht unbedingt, dass die Ringe jung sind“, sagte Hyodo.
Hyodo betonte, dass die neue Studie die Cassini-Ergebnisse nicht widerlegt. „Stattdessen haben wir gezeigt, dass unsere Interpretation der Cassini-Daten falsch sein könnte“, sagte er.
Ausgehend von dieser neuen, geringen Verdunkelungsrate, die Hyodo und seine Kollegen für die Saturnringe als Folge von Mikrometeoriteneinschlägen schätzten, sowie dem Grad der Verunreinigung, der in den Ringen festgestellt wurde, schlugen sie vor, dass die Ringe möglicherweise uralt sind. Der gleiche Prozess könnte auch das Aussehen der Ringe von Uranus und Neptun sowie der Eismonde um Riesenplaneten beeinflussen, so die Forscher.
„Alles in allem würde ich sagen, dass die Saturnringe wahrscheinlich sehr alt sind – etwa 4,5 Milliarden bis 4 Milliarden Jahre alt“, sagte Hyodo. „Als Planetenforscher, der sich mit der Entstehung des Sonnensystems befasst, kommt mir unser Ergebnis sehr natürlich vor.“
Hyodos Kollegen führen nun Laborexperimente durch, um den Einschlag von Mikrometeoriten auf eisigen Partikeln zu simulieren, in der Hoffnung, diese Ergebnisse zu bestätigen.
Darüber hinaus leitet Hyodo wissenschaftliche Teams bei mehreren japanischen Planetenerkundungsmissionen, darunter auch eine mögliche künftige Mission zur genaueren Untersuchung der Ringe des Saturns. „Eine solche Mission würde es uns ermöglichen, uns den Ringen aus einer viel geringeren Entfernung als Cassini zu nähern, so dass wir Einschläge direkt beobachten oder indirekte Beweise sammeln könnten, die mehr Licht auf das Alter der Ringe werfen könnten“, sagte er.
Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse am 16. Dezember in der Zeitschrift Nature Geoscience.
