Saturn ist der einzige Planet im Sonnensystem, dessen Rotationsperiode nicht exakt bekannt ist. Daher hofften die Planetenforscher, in der Schlussphase der Mission Cassini, bei der die Raumsonde besonders nahe an den Planeten herankommt, dieses Rätsel ein für alle Mal lösen zu können. Aber weit gefehlt – das Magnetfeld des Planeten zeigt sich nicht kooperativ. Es ist exakt auf die Rotationsachse des Planeten ausgerichtet, die Abweichung beträgt weniger als 0,06 Grad. Zum Vergleich: Die Magnetfelder von Erde und Jupiter sind rund elf Grad gegen die Rotationsachsen geneigt, diejenigen von Uranus und Neptun noch viel stärker. Aber was hat diese Neigung mit der Bestimmung der Rotationsperiode zu tun?

Bei den anderen Gasplaneten gehen die Astronomen davon aus, dass die Rotation des Magnetfelds die Drehung des gesamten Planeten wiederspiegelt. Die Gasplaneten haben keine festen Oberflächen, sondern alle auf ihnen sichtbaren Strukturen sind Wolkengebilde in ihren Atmosphären, die sich ständig wandeln und auch ihre Positionen verändern. Somit kann man mit ihnen nicht die Rotationsperiode ermitteln. Die Magnetfelder aller Gasplaneten erzeugen charakteristische Radiostrahlung. Bei Jupiter, Uranus und Neptun weist diese periodische Schwankungen auf, je nachdem ob einer der Pole oder der Äquator des Magnetfelds im Lauf einer Rotationsperiode in Richtung Erde gerichtet ist.

Bei Saturn versagt dieses Verfahren, weil es eben keine Abweichung zur Rotationsachse gibt – selbst wenn die Messungen aus wenigen tausend Kilometer Abstand vorgenommen werden. Zudem wirft das Ergebnis auch die Frage auf, wie das Saturnmagnetfeld überhaupt zu Stande kommt. Die derzeitigen Theorien zur Entstehung von planetaren Magnetfeldern setzen eine Neigung der Magnetfeldachse zur Rotationsachse voraus.

Die Messungen von Magnet- und Schwerefeld von Saturn legen zudem nahe, dass der innere Aufbau des Ringplaneten nicht exakt mit den Modellen der Planetenforscher übereinstimmt. Die Wissenschaftler hoffen, in dieser Frage in Zukunft Fortschritte zu machen. Derzeit stehen die Auswertungen noch ganz am Anfang, weitere Details hat das Cassini-Team bisher nicht veröffentlicht.

Dunstschicht am Horizont von Saturn
© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
(Ausschnitt)
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Bei einem ihrer Umläufe blickte die Raumsonde Cassini zum Saturnhorizont mit den darüber aufragenden Ringen. Am Planetenrand lässt sich eine feine violette Dunstschicht erkennen, die oberhalb der eigentlichen Wolkendecke liegt.

Seit April 2017 befindet sich die Raumsonde auf einer engen Bahn, welche Cassini alle sieben Tage extrem dicht an den Planeten heranführt. Dabei durchfliegt sie die schmale Lücke zwischen der Wolkenoberfläche des Gasriesen und dem innersten Ring D, die sich als überraschend staubarm erwies. Es gibt zwar eine Menge an Staubpartikeln, sie sind aber extrem fein. Die mittleren Durchmesser der Staubkörner liegen bei einem milliardstel Meter – sie sind damit viel feiner als Zigarettenrauch. Mit dem Staubdetektor von Cassini gelang es, einige dieser Partikel aufzufangen und zu analysieren, die Auswertung dauert jedoch noch an, teilt die NASA mit.

Während der Vorbeiflüge sind natürlich auch die Bordkameras von Cassini aktiv und nehmen Tausende von Bildern auf. Diese enthüllen bislang nie gesehene Details in den Saturnringen. In den zurückliegenden zwölf Jahren ihrer Mission kam die Sonde noch nie so nah an die Ringe heran, denn das Manöver gilt als gefährlich. Im C-Ring, der sich unmittelbar innerhalb an die hellen Hauptringe A und B anschließt, enthüllen die Kameras helle Strukturen, die von den Forschern als "Plateaus" bezeichnet werden. Sie sind heller als der Rest des C-Rings und zeigen ausgesprochen scharfe Ränder, die wie mit einem Lineal gezogen zu sein scheinen. In ihnen zeigen sich längs gestreifte Strukturen, welche die Forscher vor Rätsel stellen. Die Plateaus sind aber nicht dichter als die anderen Bereiche des C-Rings mit Staubpartikeln besetzt, und es gibt auch keine Unterschiede in ihrer chemischen Zusammensetzung.

Gestreifter Saturnring (kontrastverstärkte Aufnahme)
© NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
(Ausschnitt)
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Im C-Ring von Saturn, der auch Krepp-Ring genannt wird, gibt es hellere Regionen, die als "Plateaus" bezeichnet werden. Bei den Umläufen der Raumsonde Cassini, die sehr dicht an die Ringe heranführen, entdeckten die Planetenforscher gestreifte Strukturen in diesen Plateaus, die nach wie vor rätselhaft sind. Sie haben ausgeprägte scharfe Ränder, der Übergang in dunklere Ringregionen erfolgt abrupt. Die Kamera wurde den Ringen nachgeführt, die Strukturen gehen also nicht auf ein Verschmieren des Bilds durch die Bewegung der Sonde zurück.

Leider verbleibt Cassini nun nicht mehr viel Zeit im Orbit um Saturn, da der Treibstoff zur Kontrolle ihrer Umlaufbahn fast aufgebraucht ist. Daher entschloss sich die NASA schon vor einigen Jahren, die Mission mit einem gezielten Absturz in die Atmosphäre des Ringgiganten zu beenden. Am 15. September 2017 wird Cassini mit hoher Geschwindigkeit in die dichteren Schichten der Atmosphäre eintreten und dabei durch die Reibungshitze wie ein großer Meteor verglühen. Dieses brutale Missionsende begründet die NASA auch mit Umweltschutz, denn sie möchte vermeiden, dass die nicht sterilisierte Sonde eines fernen Tages auf einen der Monde, entweder Titan oder Enceladus, stürzen und diese dann womöglich mit irdischen Mikroben "verseuchen" könnte.