Cassini-Daten helfen beim Aufschlüsseln komplexer Magnetfeld-Prozesse am Ringplaneten Saturn: Plasma-Explosionen erzeugen Magnetfeld-„Umwucht” - scinexx | Das Wissensmagazin
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Cassini-Daten helfen beim Aufschlüsseln komplexer Magnetfeld-Prozesse am Ringplaneten

Saturn: Plasma-Explosionen erzeugen Magnetfeld-„Umwucht”

Plasmahülle des Saturn © NASA / JPL / JHUAPL

Das Magnetfeld des Saturn pulsiert in einem nahezu regelmäßigen Rhythmus, was ihn auslöst war bisher unbekannt. Jetzt haben Forscher mit Hilfe von Daten der Raumsonde Cassini erstmals rekonstruiert, welche komplexen Prozesse in der Magnetosphäre des Ringplaneten ablaufen. Demnach entstehen durch Plasmaexplosionen gewaltige Plasmawolken, die um den Planeten rasen und seinem Magnetfeld eine Umwucht verleihen. Diese macht sich in den Messungen als regelmäßiger Puls bemerkbar.

Schon als die Raumsonde Voyager in den 1980er Jahren am Saturn vorüberflog, registrierte sie regelmäßige, von den Polen des Planeten ausgehende Radiopulse. Diese elfstündigen Intervalle, so dachte man lange Zeit, folgen seinem Magnetfeld und damit seiner Rotationsperiode – und erlauben damit eine Kalkulation der Tageslänge. Doch im Gegensatz zu einem ähnlichen Signal beim Jupiter, schwankt beim Saturn die Periode der Signale – zwar nur sehr wenig, aber doch signifikant genug, um eine genaue Berechnung der Tageslänge unmöglich zu machen.

Cassini nimmt Magnetfeldprozesse ins Visier

Bereits im Sommer dieses Jahres veröffentlichten britische Astronmen Hinweise darauf, dass der rätselhafte Radiopuls mit Prozessen im Magnetfeld des Ringplaneten zusammenhängen könnte. Wie genau diese Interaktion aber aussieht, haben jetzt erst amerikanische Forscher mit Hilfe von Daten der NASA-Raumsonde Cassini herausgefunden. Aus Aufnahmen, die jeweils im Abstand von einer halben Stunde aufgenommen wurden, rekonstruierten die Astronomen erstmals eine Abfolge von Prozessen, die höchstwahrscheinlich die charakteristischen Pulse des Saturn auslösen.

Rasende Plasmainseln erzeugen „Umwucht“

Das Magnetfeld des Saturn ist durch den Sonnenwind auf der Außenseite zu einem langgestreckten „Magnetschweif“ ausgezogen. In bestimmten Abständen kollabiert dieser Schweif und die dabei entstehenden Magnetturbulenzen erhitzen das den Planeten umgebende Plasma – eine Hülle aus geladenen energiereichen Teilchen. Immer wieder entlädt sich die Energie des aufgeheizten Plasmas in Explosionen, als Folge bilden sich lokal dichtere Plasmainseln, ähnlich irdischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. Diese rasen mit Geschwindigkeiten von 100 Kilometern pro Sekunde um den Planeten.

Ähnlich wie schlecht ausbalancierte Wäsche in einer schleudernden Waschmaschine eine Umwucht und ein schlagendes Geräusch erzeugt, so lösen auch die Plasmainseln um den Saturn regelmäßige Verdichtungen des Magnetfelds aus – die rätselhaften Radiopulse. „Dies ist ein Durchbruch, der uns zum Ursprung der rätselhaft wechselnden Periodizitäten führen könnte, die die wahre Rotation des Saturn überlagern“, erklärt Pontus Brandt von der Johns Hopkins Universität und Hauptautor der Studie. „Die große Frage ist nun, warum diese Explosionen so periodisch auftreten.“

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"Explosionen" heißen Plasmas © NASA / JPL / JHUAPL

Plasma von Enceladus beteiligt?

Zumindest zu der wahrscheinlichen Ursache des Magnetschweif-Kollapses haben die Forscher schon eine Idee: Ihrer Ansicht nach spielt kaltes, dichtes Plasma, das ursprünglich vom Saturnmond Enceladus stammt und vom Saturn eingefangen wurde, eine wichtige Rolle dabei. Das Plasma rotiert weit außen um den Gasplaneten und lässt starke Zentrifugalkräfte entstehen, die auch auf den Magnetschweif wirken.

„Wichtig an dieser Arbeit ist vor allem, dass Wissenschaftler nun beginnen, die globalen und kausalen Beziehungen zwischen einigen der komplexen unsichtbaren Kräfte zu beschreiben, die die Umwelt des Saturn prägen“, erklärt Marcia Burton vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena. Die neuen Ergebnisse geben uns zwar noch immer nicht die genaue Länge eines Saturntages, aber sie geben uns wichtige Hinweise darauf, wie wir ihn herauskriegen könnten.“

(NASA, 21.12.2010 – NPO)

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