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Die Länge der Tage auf Saturn
von Stefan Deiters
astronews.com
22. Januar 2019
Mithilfe von Daten der Saturnsonde Cassini ist es
gelungen, die Länge eines Tages auf dem zweitgrößten Planeten im Sonnensystem
exakt zu vermessen: Ein Tag auf Saturn ist 10 Stunden, 33 Minuten und 38
Sekunden lang und damit einige Minuten kürzer, als es Berechnungen auf Grundlage
von Voyager-Daten ergeben hatten. Entscheidenden Anteil an dem Ergebnis
hatten die Ringe des Planeten.
Der Saturn mit seinen majestätischen Ringen:
Diese verraten auch etwas über das Innere des
Planeten, etwa die Rotationsgeschwindigkeit.
Bild: NASA/JPL-Caltech/Space Science
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Wie lang ist ein Tag auf dem Ringplaneten Saturn? Diese eigentlich recht
banale Frage ist alles andere als leicht zu beantworten, da der zweitgrößte
Planet des Sonnensystems ein gewaltiger Gasball ist, es also keine feste
Oberfläche und Strukturen gibt, an denen man sich orientieren könnte.
Hinzu kommt, dass auch das Magnetfeld des Ringplaneten keine wirkliche Hilfe
ist: Beim Jupiter beispielsweise ist die gedachte Achse durch die beiden
Magnetpole zur Rotationsachse versetzt, was während einer Rotation zu messbaren
periodischen Schwankungen im Radiobereich führt. Beim Saturn liegen Magnetpole
und die Rotationspole hingegen fast deckungsgleich übereinander.
Die bisherigen Daten zur Rotation des Saturn basierten auf Magnetfeld-Messungen im Radiobereich der
Voyager-Mission, die auf eine Tageslänge von 10 Stunden, 39 Minuten und
23 Sekunden hindeuteten. Auch die Sonde Cassini hat das Magnetfeld von Saturn
vermessen. Die auf dieser Grundlage ermittelten Tageslängen schwankten jedoch zwischen
10 Stunden und 36 Minuten und 10 Stunden und 48 Minuten.
Für die jetzt vorgestellte Studie hat sich Doktorand Christopher Mankovich
von der University of California in Santa Cruz Wellenmuster in den Ringen von
Saturn angeschaut. Cassini hat das Ringsystem des Planeten über viele Jahre
gründlich erfasst. Mankovich stellte fest, dass die Ringe offenbar sichtbar auf
Vibrationen im Planeteninneren reagieren. Diese Vibrationen sorgen nämlich für
Schwankungen im Gravitationsfeld, was auch Auswirkungen auf die Ringpartikel im
Orbit hat.
"Die Ringpartikel können gar nicht anders, als diese Oszillationen im
Gravitationsfeld zu spüren", so Mankovish. "An bestimmten Stellen in den Ringen
können die Oszillationen die Ringpartikel in genau dem richtigen Moment auf
ihrer Umlaufbahn erwischen, so dass sie allmählich Energie aufnehmen und sich
eine beobachtbare Welle bildet." Der Doktorand hat nun ein Modell der inneren
Struktur von Saturn entwickelt, das die beobachteten Wellen in den Ringen
erklärt. Dadurch konnte er auf die Bewegung im Inneren des Planeten schließen
und somit auch auf die Rotation. Ein Tag auf Saturn dauert danach 10 Stunden, 33
Minuten und 38 Sekunden.
"In dieser Studie wurden Wellen in den Ringen von Saturn genutzt, um in das
Innere des Planeten zu schauen", so Linda Spilker, die
Cassini-Projektwissenschaftlerin. "Herausgekommen ist eine lange Zeit gesuchte,
fundamentale Eigenschaft des Planeten. Und das ist ein sehr solides Ergebnis.
Die Antwort lag in den Ringen."
Die Idee, dass man die Ringe von Saturn dafür
nutzen könnte, um mehr über sein Inneres zu erfahren, gab es bereits in den
1980er Jahren. Allerdings lagen erst durch die Beobachtungen von Cassini
hinreichend genaue Daten vor.
Die Mission von Cassini ging im September 2017 mit einem gezielten Flug
der Sonde in
die Saturnatmosphäre zu Ende. Noch immer werden aber die Daten ausgewertet und
führen zu neuen Ergebnissen. Über seine Studie berichten Mankovich und seine
Kollegen in einem Fachartikel, der im Astrophysical Journal erschienen
ist.
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