Das berühmte Ringsystem des Saturn erscheint von der Erde aus gesehen im Teleskop nicht als eine homogene Scheibe, sondern ist durch mehrere Lücken in unterschiedliche Ringe gegliedert. Sehr viel mehr Einzelheiten als von der Erde aus sichtbar präsentieren sich der Raumsonde Cassini, die seit Juli 2004 den Ringplaneten aus der Nähe erkundet. Nun gelangen ihr erstmals Detailbilder des winzigen Monds Daphnis, der innerhalb der Saturnringe den Planeten umrundet. Daphnis ist maximal etwa acht Kilometer groß und hält sich in der Keeler-Lücke auf, die er durch seine geringe Schwerkraft weitgehend von Ringpartikeln freihält. Die Keeler-Lücke liegt im A-Ring, dem äußersten der klassischen Saturnringe nahe an dessen Außenrand. Sie ist benannt nach dem US-Astronomen James Keeler (1857–1900), der sich im 19. Jahrhundert intensiv mit den Saturnringen befasste.

Der Mond Daphnis schlägt Wellen in der Keeler-Lücke der Saturnringe
© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
(Ausschnitt)
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Am 16. Januar 2017 fotografierte die Raumsonde Cassini den nur rund acht Kilometer großen Saturnmond Daphnis aus einem Abstand von 28 000 Kilometern. Dies ist das erste Bild, das Details dieses winzigen Trabanten zeigt, der Saturn in der Keeler-Lücke im A-Ring umrundet. Die Lücke selbst ist 42 Kilometer breit und erscheint hier durch den schrägen Blickwinkel von Cassini perspektivisch stark verkürzt. Die geringe Schwerkraft von Daphnis reicht aus, um die Ringpartikel am Rand der Keeler-Lücke in ihren Umläufen um Saturn zu stören, so dass die auffälligen Wellen entstehen.

Auf den Bildern von Cassini zeigt sich Daphnis als ein länglicher, unregelmäßig geformter Himmelskörper mit Andeutungen von kleinen Einschlagkratern. Auf ihm lassen sich zwei längliche Strukturen erkennen, von denen die Forscher annehmen, dass es sich um Ablagerungen feiner Ringpartikel aus dem A-Ring handelt. Die Partikel werden durch die geringe Schwerkraft von Daphnis angezogen und rieseln sanft auf den Mond nieder.

Das nähere Umfeld um Daphnis (Bildausschnitt)
© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
(Ausschnitt)
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Bei Vergrößerung eines Bildausschnitts lassen sich Strukturen auf der Oberfläche von Daphnis ausmachen. Es gibt Andeutungen von Einschlagkratern, die länglichen Strukturen auf dem Mond dürften durch Ringpartikel entstanden sein, die sich sanft auf Daphnis abgelagert haben. Interessant ist links unterhalb von Daphnis der feine Haken aus Ringmaterial, der dem Mond hinterherläuft.

Obwohl der Mond so klein ist, hat seine Schwerkraft doch einen beträchtlichen Einfluss auf das Ringmaterial im A-Ring. Oberhalb und unterhalb von ihm sind an den Rändern der Keeler-Lücke Wellenstrukturen zu erkennen. Sie entstehen dadurch, dass Daphnis die Ringpartikel bei seinen Saturnumläufen anzieht und damit aus ihren Bahnen ablenkt. Aufnahmen, die vor rund acht Jahren entstanden sind, zeigen, dass die Ringpartikel durch Daphnis bis zu 2,5 Kilometer aus der Ringebene emporgehoben werden. Zu dieser Zeit herrschte auf Saturn die Tag-und-Nacht-Gleiche, so dass das Sonnenlicht unter einem sehr flachen Winkel auf die Saturnringe fiel und somit vertikale Strukturen innerhalb der Ringe sichtbar machte. Die Wellen, die Daphnis schlägt, sind also dreidimensionale Gebilde. Cassini fotografierte Daphnis unter einem sehr schrägen Winkel, so dass die 42 Kilometer breite Keeler-Lücke perspektivisch stark verkürzt und enger erscheint, als sie es in Wirklichkeit ist.

Links unterhalb von Daphnis lässt sich eine feine Faser aus Ringpartikeln erkennen, die der Mond wohl gerade aus dem A-Ring herausgezogen hat. Die fleckige Struktur in den Ringen ist real und nicht etwa auf Bildrauschen zurückzuführen. Offenbar lagern sich die Eispartikel in den Ringen immer ein wenig aneinander an, um später wieder auseinanderzudriften. Solche Aufnahmen sind besonders für jene Forscher von großem Interesse, die protoplanetare Scheiben um ferne Sterne modellieren, aus denen einmal Planeten entstehen könnten. Saturn bietet mit seinem Ringsystem eine solche Scheibe im Miniaturformat, so dass sich die hier ablaufenden Vorgänge in der Realität untersuchen lassen.