SATURN
Kern ist kleiner und dreht schneller
von Rainer Kayser
10. September 2007

Der feste Kern im Inneren des Planeten Saturn rotiert sieben Minuten schneller als bislang gedacht. Zu diesem Schluss kommen zwei amerikanische Planetenforscher auf der Basis von Messungen der Raumsonden Pioneer, Voyager und Cassini. Unter Berücksichtigung anderer Beobachtungen ergibt sich daraus, dass der Kern des Planeten kleiner ist als bisher vermutet. Das hat auch Konsequenzen für die Theorie der Entstehung der Riesenplaneten, schreiben die Forscher im Fachblatt Science.

Der feste Kern des Saturn ist vermutlich kleiner als angenommen. Foto: NSSDC / NASA

Für die Entstehung der großen Gasplaneten gibt es derzeit zwei konkurrierende Modelle. Im ersten Modell, der Kern-Akkretions-Hypothese, bilden sich in der rotierenden Gas- und Staubscheibe um die junge Sonne große Verdichtungen aus festen Bestandteilen -- also felsigem Material und Metallen. Aus diesen Verdichtungen entstehen die etwa zehn Erdmassen großen Kerne der Riesenplaneten, die anschließend das umgebende Gas anziehen.

Das zweite Modell ist die Scheiben-Instabilitäts-Hypothese. Dabei bilden sich in der Gas- und Staubscheibe lokale Instabilitäten, die dann unter der eigenen Anziehungskraft kollabieren. Erst später in diesem Prozess sinken die schweren Bestandteile des sich verdichtenden Wolkenfragments nach innen und bilden den Kern des entstehenden Gasplaneten. Bei diesem Prozess entstehen Planetenkerne, die nur wenige Erdmassen groß sind.

Um zwischen beiden Modellen zu unterscheiden, müssen die Forscher den inneren Aufbau der Planeten entschlüsseln. Glücklicherweise hilft ihnen dabei die schnelle Rotation der Gasriesen. Sie führt dazu, dass die Planeten stark abgeplattet sind und dadurch auch ein deformiertes Gravitationsfeld besitzen. Die genaue Vermessung dieses Schwerefelds erlaubt dann Rückschlüsse auf die Rotation des Kerns. Zusammen mit anderen Beobachtungen ist es schließlich möglich, das Planeteninnere zu modellieren und die Größe des Kerns abzuschätzen.

Für Jupiter liefert dieses Verfahren einen Kern von maximal fünf Erdmassen, also ein Argument für die Kern-Akkretions-Hypothese. Doch für Saturn lieferten die bisherigen Untersuchungen einen Wert von 10 bis 20 Erdmassen, der eher für das Scheiben-Instabilitäts-Szenario spricht. In ihrer neuen Analyse kommen John Anderson und Gerald Schubert von der University of California in Los Angeles nun jedoch zu dem Schluss, dass der Kern von Saturn mit 10 Stunden 32 Minuten eine um sieben Minuten kürzere Rotationsperiode besitzt als bislang angenommen. Das bedeutet auch, dass der Kern des Planeten deutlich kleiner ist als bislang gedacht - und damit ebenfalls in Übereinstimmung mit der Kern-Akkretions-Hypothese ist.