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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Saturn mit Hülle aus Plasma und energiereichen Teilen |
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| | | In der Magnetosphäre des Saturn geht es turbulent zu: Elektronen und Ionen schießen darin hin und her, eine mit Plasma und energiereichen Teilchen gefüllte "Teigflade" umgibt den Planeten und innerhalb des innersten Ringsystems existiert ein bisher unbekannter Strahlungsgürtel. |
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Das sind einige der jetzt veröffentlichten Ergebnisse, die das "Magnetospheric Imaging Instrument" (MIMI) an Bord der amerikanischen Raumsonde Cassini geliefert hat.
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Der Artikel "Dynamics of Saturn's Magnetosphere from MIMI During Cassini's Orbital Insertion" von S. M. Krimigis und Kollegen wurde am 25.2.2005 im Fachmagazin "Science" (Band 307, S. 1270 - 1273) veröffentlicht. |
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 Science |
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Erste Messungen schon bei Einschuss in Umlaufbahn |
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Seit Juli 2004 umkreist Cassini den Saturn. Während des Einschusses in die Umlaufbahn wurden erste Messungen innerhalb der Magnetosphäre des Planeten vorgenommen.
An Bord der Sonde befindet sich unter anderem das "Magnetospheric Imaging Instrument" (MIMI), an dem das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung beteiligt ist.
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Dynamische Prozesse aufgespürt |
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MIMI spürt energiereiche geladene und neutrale Teilchen in der Saturnmagnetosphäre auf - in jenem Bereich um den Planeten, der durch dessen Magnetfeld bestimmt wird. Erste Ergebnisse weisen auf eine Vielzahl dynamischer, plasmaphysikalischer Prozesse in der zweitgrößten Magnetosphäre unseres Sonnensystems hin.
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Plasmaschicht am Äquator |
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MIMI hat verschiedene Regionen innerhalb des Saturnsystems identifiziert. So besitzt der Ringplanet am Äquator eine Plasmaschicht, die mit dem Planeten rotiert und die Form einer Teigflade besitzt.
Sie ist gefüllt mit Plasma - einem elektrisch leitenden Gemisch aus negativ und positiv geladenen Partikeln - sowie energiereichen Teilchen.
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Strahlungsgürtel mit Ionen und Elektronen gefunden
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Diese Schicht variiert sehr stark in ihrer Dicke und Lage. Außerhalb der Plasmaschicht sind die Zählraten der gemessenen Teilchen sehr viel geringer. Im inneren Bereich der Magnetosphäre befinden sich die Strahlungsgürtel - Erscheinungen, wie wir sie auch von der Erdmagnetosphäre kennen.
In dieser Zone hat MIMI die höchsten Intensitäten energiereicher Ionen und Elektronen gemessen.
Bild oben: Messung des neu entdeckten Strahlungsgürtels innerhalb des D-Rings in der Saturnmagnetosphäre. MIMI hat energiereiche Neutralteilchen eingefangen, die in diesem Strahlungsgürtel offenbar durch Ladungsaustauschprozesse entstanden sind.
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Verschiedene Ladungszustände von Ionen gemessen
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Außerdem hat das Cassini-Teilchenspektrometer erstmals verschiedene Ladungszustände von Ionen in der Saturnmagnetosphäre messen können. Es zeigen sich neben einfach geladenen Wasserstoffionen H+ vor allem Wasserionen H2O+, OH+ -Ionen, einfach geladene Sauerstoffionen O+ und Sauerstoffmoleküle O2+.
Diese stammen vermutlich aus Prozessen, bei denen sie aus den Eis- und Gesteinbrocken der Ringe herausgeschlagen werden und auf diese Weise in die Magnetosphäre gelangen.
Bild oben: Am Messergebnis deutlich erkennbar ist der hohe Anteil von Wasserionen, OH- und Sauerstoffionen.
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Neuer Strahlungsgürtel entdeckt |
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Zu den Überraschungen gehört die Entdeckung eines neuen Strahlungsgürtels, der sich innerhalb des innersten Saturnringsystems (D-Ring) erstreckt.
Dabei hat MIMI energiereiche Neutralteilchen aufgespürt, die durch Ladungsaustausch in dieser Region entstehen und sich mittels eines neuartigen Detektors nachweisen ließen.
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"Schnelle" Staubteilchen des Saturn analysiert |
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| Der Saturnmond Mimas vor den Saturnringen |
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Neben den Untersuchungen der Saturnatmosphäre ließen Max-Planck-Forscher auch mit einer anderen Analyse aufhorchen: Kernphysiker bestimmten die mineralische Zusammensetzung der "schnellen" Staubteilchen von Saturn.
Sie werden so bezeichnet, weil sie mit Geschwindigkeiten von über 100 Kilometern pro Sekunde das Saturnsystem verlassen.
Die Wissenschaft hatte große Hoffnungen in die Analyse der Teilchen gesetzt, weil die Ringe Saturns nicht direkt mittels Raumsonden erforscht werden können und man glaubt, dass die Untersuchungen der Partikel Rückschlüsse auf das Material der Saturnringe zulassen.
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Drei Viertel der Teilchen mit silikatischen Einschlüssen |
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Die Auswertung der Massenspektren zeigte, dass etwa drei Viertel der Staubpartikel silikatisches Material aufwiesen, obwohl die Saturnringe überwiegend aus Wassereis bestehen.
Die Forscher vermuten daher, dass die Staubteilchen Saturns aus den silikatischen Einschlüssen im Wassereis der Ringkörper des Saturns bestehen.
Freigesetzt werden die Teilchen wahrscheinlich durch Kollisionen zwischen den einzelnen Eiskörpern in den Saturn-Ringen.
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Werden in Weltraum geschleudert |
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Anschließend werden sie dann aufgrund ihrer winzigen Masse in den Weltraum geschleudert - anders als die Eispartikel, die weit schwerer sind und die Anziehungskraft des Planeten nicht überwinden können.
[science.ORF.at, 28.2.05]
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01.01.2010 |
