Jeder Amateurastronom kennt es: das beeindruckende Ringsystem des Gasplaneten Saturn. Wahrscheinlich entstanden aus einem Eismond, der von den Gezeitenkräften des Planeten zerissen wurde, umkreisen Eis- und Gesteinsbrocken den Saturn in mehreren Ringen. Sie werden teilweise durch so genannte nah an ihnen laufende Schäferhundmonde in Form gehalten, in einigen Fällen aber auch geradezu zerwühlt. Das wiesen Astronomen nun in Aufnahmen der Raumsonde Cassini am F-Ring des Saturn nach.

Der F-Ring besteht aus Teilchen, die den Saturn in einer Entfernung von rund 140 000 Kilometern umrunden. Sie werden von den kleinen Monden Pandora und Prometheus begleitet, die mit ihrer Anziehungskraft die Struktur des Rings maßgeblich beeinflussen. Schon länger war bekannt, dass dadurch Wellen, Kanäle und große schneeballartige Verklumpungen im F-Ring entstehen. Die Forscher wussten jedoch nicht, was auf Dauer aus diesen Riesenschneebällen wird, die bis zu einem Kilometer groß werden. Nun entdeckten sie, dass einige von ihnen offensichtlich länger als gedacht zusammenhalten und dabei auf ihren Bahnen erneut mit dem F-Ring kollidieren.

Mini-Jets in Saturns F-Ring
© NASA, JPL / Caltech / SSI / QMUL
(Ausschnitt)
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Diese Aufnahmen der Saturnsonde Cassini zeigen sechs der 500 neuentdeckten Mini-Jets in Saturns dynamischen F-Ring. Der Ring umläuft den Planeten in einer Entfernung von rund 140 000 Kilometern und wird von den kleinen Monden Pandora und Prometheus begleitet. Diese beeinflussen die Ringpartikel durch ihre Gravitation und erzeugen so kilometergroße Verklumpungen, die dann auf eigenen Bahnen kreisen. Wo diese den F-Ring erneut durchbrechen, ziehen sie einen Teil der Ringmaterie mit sich und erzeugen die hier sichtbaren Mini-Jets mit Längen von 40 bis 180 Kilometern.

Die Schneebälle sind allerdings relativ zu den Ringteilchen sehr gemächlich unterwegs. Mit nur 7 Kilometer pro Stunde stoßen sie in etwa mit der Geschwindigkeit eines Joggers zusammen. Die Kollisionen reißen die Ringteilchen mit, so dass sich 40 bis 180 Kilometer lange Säulen, so genannte Mini-Jets, entlang der Bahn des Schneeballs bilden. So verändert sich der F-Ring innerhalb weniger Stunden.

Die Astronomen machten die erste Entdeckung eines solchen Objekts zufällig bei einer Beobachtung des Monds Prometheus. Wegen der enormen Größe des F-Rings waren die kleinen Jets zuvor kaum aufgefallen. Der Ringumfang beträgt rund 881 000 Kilometer, die typische Größe der Schneeballspuren beträgt also gerade einmal 0,1 Promille des Umfangs.

Harpunen-Jets
© NASA, JPL / Caltech / SSI / QMUL
(Ausschnitt)
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Die Wissenschaftler durchkämmten daher systematisch insgesamt 20 000 Aufnahmen der Cassini-Sonde auf der Suche nach den Jets. So identifizierten sie insgesamt 500 Mini-Jets in den Cassini-Bildern, die einen Zeitraum von sieben Jahren abdecken. Besonders erstaunlich waren Aufnahmen, die gleich mehrere der Mini-Jets eng beieinander zeigten. Der F-Ring sah dort aus wie eine mit Widerhaken versehene Harpune. Dort pflügten die Schneebälle offensichtlich im Formationsflug durch den Ring.

Die Beobachtung der Prozesse in Saturns dynamischem F-Ring könnte sogar dazu beitragen, junge Planetensysteme besser zu verstehen. Linda Spilker, eine Cassini-Wissenschaftlerin erklärt: "Cassinis Untersuchungen dieses Rings helfen uns – über die Beobachtung der fremdartigen Schönheit des F-Rings hinaus – die Vorgänge in Staubscheiben zu verstehen, aus denen sich Planetensysteme entwickeln."