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Montag, 24.09.2018
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Saturn: Rätsel der "Ravioli-Monde" gelöst

Kollisionen könnte den Monden Pan und Atlas ihre ungewöhnliche Form verliehen haben

Kosmische Ravioli: Forscher haben herausgefunden, warum die Saturnmonde Pan und Atlas eher fliegenden Untertassen oder Ravioli ähneln als normalen Monden. Ihren Simulationen nach können bei bestimmten Kollisionen kleinerer Vorgängermonde solche exotischen Formen entstehen. Voraussetzung dafür sind ein geringes Tempo und eine Frontalkollision, wie die Planetenforscher im Fachmagazin "Nature Astronomy" berichten.
Der Saturnmond Atlas ähnelt einem fliegenden Ravioli. Wie er einst entstand, war bisher rätselhaft.

Der Saturnmond Atlas ähnelt einem fliegenden Ravioli. Wie er einst entstand, war bisher rätselhaft.

Der Saturn besitzt nicht nur ein komplexes System von Ringen, er ist auch von einem ganzen Hofstaat an Monden umgeben. Unter ihnen sind der große Titan mit seinen Seen aus Kohlenwasserstoffen aber auch der verblüffend asymmetrische Iapetus und unzählige kleinere, möglicherweise erst vor kurzem gebildete Eismonde.

Bauchige Objekte mit dickem Wulst


Extrem ungewöhnlich jedoch sind einige innere Saturnmonde, die die NASA-Raumsonde Cassini erstmals in Nahaufnahmen portraitierte: Die nur rund 30 Kilometer großen Monde Pan und Atlas ähneln mit ihrem flachen Rand und bauchigem Kern eher fliegenden Untertassen oder Ravioli als normalen Monden. Der etwas größere Saturnmond Prometheus dagegen ist so langegezogen, dass er eher einer dicken Zigarre gleicht.

Doch wie konnten diese seltsamen Mondformen entstehen? Bisher hatten Planetenforscher dafür keine eindeutige Erklärung. Ein allmähliches Heranwachsen durch Ansammlung von immer mehr Eis oder Gesteinsbrocken ist so nah am Saturn nahezu unmöglich: Die starken Gezeitenkräfte des Ringplaneten hätten solche unregelmäßigen Objekte sofort wieder auseinandergerissen und zerstört. Adrien Leleu von der Universität Bern und seine Kollegen haben deshalb versucht, die Bildung dieser Monde in Simulationen nachzuvollziehen.


Die Saturnmonde Pan, Atlas und Prometheus in Aufnahmen der Cassini-Sonde (oben) und als Ergebnis der Computersimulation.

Die Saturnmonde Pan, Atlas und Prometheus in Aufnahmen der Cassini-Sonde (oben) und als Ergebnis der Computersimulation.

Verschmolzen statt zerstört


Das Ergebnis: Offenbar wurden Pan, Atlas und andere ungewöhnliche Saturnmonde durch Kollisionen von nur kleineren, ganz normal runden Vorgängermonden gebildet. Wenn diese mit geringen Geschwindigkeiten zusammenprallen, werden sie nicht zerstört, sondern verschmelzen miteinander. "Ein erheblicher Teil dieser Verschmelzungen findet entweder schon bei der ersten Begegnung statt oder nach ein bis zwei Zusammenstößen", so Leleu und seine Kollegen.

Je nach Aufprallwinkel entstehen bei solchen Kollisionen entweder "Ravioli" oder langegestreckte "Spätzle": "Nahezu frontale Zusammenstöße ergeben abgeflachte Objekte mit äquatorialen Wülsten wie bei Atlas und Pan", berichten die Forscher. Wie sie erklären, sind Frontalkollisionen in der nahen Umgebung des Saturn besonders häufig, weil die meisten Brocken genau in der schmalen Ringebene des Planeten kreisen. Prallen dagegen zwei Minimonde mit leicht schrägen Winkeln aufeinander, entsteht bei ihrer Verschmelzung ein länglicher Himmelskörper wie der Mond Prometheus.

So lassen Kollisionen die exotischen Mondformen entstehen.


Rätsel des Iapetus gelöst?


Und auch ein weiteres Rätsel könnten solche Kollisionen lösen: die seltsame Form des Saturnmonds Iapetus. Dieser drittgrößte Mond des Ringplaneten ist gleich in mehrerer Hinsicht ungewöhnlich: Seine Oberfläche ist in eine dunkle und eine sehr helle Halbkugel geteilt und auch er besitzt wie die viel kleineren Monde Pan und Atlas eine auffällige Wulst rund um seinen Äquator.


"Gemäß unseren Simulationen könnten diese Merkmale das Ergebnis einer Fusion von Monden ähnlicher Größe sein, die nahezu frontal aufeinander trafen, ähnlich wie die kleineren Monde", berichten Leleu und seine Kollegen. Sie vermuten, dass sich diese Kollision ereignet haben muss, bevor Iapetus seinen jetzigen Orbit um Saturn erreichte. (Nature Astronomy, 2018; doi: 10.1038/s41550-018-0471-7)
(Universität Bern, 22.05.2018 - NPO)
 
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