Der geheimnisvolle Regen der Saturnringe

Die beeindruckenden Ringe um den Saturn faszinieren Astronomen und Hobby-Sterngucker schon seit mehreren Jahrhunderten. Inzwischen wissen wir, dass die riesigen Ringe aus Eis und Gesteinsbrocken den Planeten nicht nur umschließen—sie lassen es dort sogar regnen.

Wissenschaftler stellten bereits ​2013 in einem in Nature veröffentlichten Paper fest, dass kleine Eispartikel aus den Saturnringen in die obere Atmosphäre des Planeten gesogen werden und dort Niederschlag auslösen. Diese Woche wurde eine auf diese Erkenntnisse aufbauende ​Studie in der Zeitschrift Icarus publiziert, die untersucht hat, wie viel Regen aus dem Weltraum auf den Saturn herabfällt. Die Niederschlagsmenge liegt bei rund 10^26 Wassermoleküle pro Sekunde oder grob gesagt, einem Schwimmbad olympischer Größe pro Tag.

Die Forschungen zu dem ​kosmischen Saturn-Regen könnten auch neue Erkenntnisse dazu liefern, wie die atemberaubenden Ringe um den Gasgiganten überhaupt entstanden sein könnten.

Der zweitgrößte Planet unseres Sonnensystems ist im Prinzip ein riesiger Wasserstoffball mit einem Hauch von Helium und Methan. Durch den hohen Druck und extrem heiße Temperaturen in seinem Inneren entsteht aus dem Wasserstoff eine  ​flüssige, metallische Masse. Die obere Atmosphärenschicht besticht mit kristallinen Ammoniak-Wolken und Blitzlichtgewittern, die ​tausend mal kraftvoller sind als die Unwetter auf unserer Erde. All das ist umgeben von den berühmten Ringen, die den Gasriesen bestehend aus Sand und kilomtergroßen Eisbrocken umrunden.

Ein fremder Ort voll faszinierender Schönheit—und absolut unbewohnbar.

Bereits seit den 1980er Jahren vermuteten Wissenschaftler die Existenz des Ringregens, doch erst vor wenigen Jahren konnte das Phänomen anhand von Spektralanalysen in der Ionosphäre des Planeten—einer äußeren, elektrisch aufgeladenen Schicht seiner Atmosphäre—nachgewiesen werden.

Außerhalb der atmosphärischen Schutzhülle werden die eisigen Ringe des Saturns mit UV-Strahlung beschossen, die das Wasser in elektrisch geladene Wasserstoff- und Sauerstoffione spaltet. Einige dieser Ionen werden von dem Magnetfeld des Planeten wieder angezogen und kehren in die Ionosphäre zurück, wo sie sich dann wieder in Wasser zurückverwandeln können. Dieser Prozess der „elektromagnetischen Erosion" des Ringwassers auf dem Saturn könnte die Ringe über die Zeit hinweg geformt haben.

Seit der Veröffentlichung in Nature im Jahr 2013 waren Astronomen auf der Suche nach Beweisen für den Ringregen, doch das beeindruckende Phänomen konnte bisher nicht erneut beobachten und analysiert werden.

„Obwohl wir die Ionosphäre des Saturns seit 2013 immer wieder untersucht haben, konnten wir den Ringregen nicht mehr ausmachen", erzählte mir Luke Moore, Hauptautor der Veröffentlichung in Icarus. „Es könnte sein, dass sich der Regen unter der Wahrnehmungsschwelle unserer Untersuchungsinstrumente ereignet oder aber, dass die Wasserströmungen der Ringe variieren. Wir sind weiterhin auf der Suche nach dem Regen, doch mittlerweile haben sich gleichzeitig auch noch eine Menge weiterer Forschungsfragen aufgetan."

Insbesondere einer Antwort auf die Frage nach dem regenreichsten Ort auf dem Saturn möchte Moore in seiner neuen Studie näher kommen. Mit Hilfe eines Atmosphärenmodells stellte der Astronom fest, dass der Saturn am Äquator feuchter und zu den Polen hin trockener ist. Außerdem gibt es hier und da Stellen mit besonders regnerischem Wetter.

„Wenn wir herausfinden, wie viel Ringregen an welchen Orten aufkommt, können wir Schätzungen über die Ströme des Wassers von den Ringen her anstellen. Das hilft uns dann zu verstehen, wie die Ringe ursprünglich entstanden sind und sich entwickelt haben", erklärte mir Moore.

Niemand weiß bisher, wie die Ringe des Saturns zustande kamen. Sie könnten Überreste eines Mondes sein, der durch die heftige Gravitationsanziehung des Planeten zerkrümelt wurde oder sie sind ​Bruchstücke, die sich aus dem Wachstum des Gasriesen entwickelt haben. Ein Verständnis der Prozesse, wie die Ringe mit der Atmosphäre des Planeten interagieren, könnte neues Licht in die verschiedenen Unbekannten der bisher aufgestellten Thesen bringen.

Möglicherweise könnten die Ringe uns auch neue Informationen über die Entstehung und Evolution unseres Sonnensystems liefern. „Wenn die Ringe aus den Resten eines Sonnennebels entstanden, aus dem sich der Saturn formte, dann könnten sie als Mikrokosmos des Sonnensystems selbst betrachtet werden", so Moore.

Und zu guter Letzt bietet jede Untersuchung der Ringe und ihres Regens auch fantastische Inspiration für neue Science Fiction-Geschichten.