Planetenforschung: Wie rotiert Saturn?

Nach wie vor ist die genaue Rotationsperiode des Ringplaneten nicht bekannt - und das, obwohl seit mehr als zehn Jahren die Raumsonde Cassini Saturn umrundet. Eine israelische Forschergruppe schlägt jetzt ein neues Verfahren zu ihrer Bestimmung vor und analysiert dafür das Schwerefeld des Ringplaneten.
Saturn in Großaufnahme (Bildmosaik)
© NASA, JPL / Caltech / SSI
(Ausschnitt)

Von allen Planeten unseres Sonnensystems ist die Rotationsperiode auf Sekundenbruchteile genau bekannt – bis auf die des Ringplaneten Saturn. Hier gibt es unterschiedliche Angaben. Sie schwanken zwischen 10 Stunden 32 Minuten und 10 Stunden 47 Minuten. Der erste Wert wurde von den beiden Voyager-Raumsonden Anfang der 1980er Jahre bestimmt, der zweite stammt von der Raumsonde Cassini, die seit 2004 den Ringplaneten umrundet. Der große Unterschied zwischen den Messungen ist erstaunlich und stellt die Planetenforscher bislang vor Rätsel. Nun stellen drei israelische Forscher einen neuen Ansatz zur Lösung dieser Frage vor.

Der Ringplanet Saturn (Cassini-Aufnahme)
© NASA / JPL / Space Science Institute
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernDer Ringplanet Saturn
Immer wieder eine Augenweide ist der Ringplanet Saturn, hier in einer Aufnahme der Raumsonde Cassini. Ein israelisches Forscherteam bestimmte Im Frühjahr 2015 seine Rotationsperiode neu.

Möchte man die Rotationsperiode eines Gasriesen bestimmen, steht man vor dem Problem, dass diese Welten keine festen Oberflächen aufweisen, anders als die erdähnlichen Planeten oder Planetenmonde. Man sieht nur die Wolken und Strömungssysteme in ihren oberen Atmosphärenschichten, die ständigem Wandel unterworfen sind. Also müssen die Planetenforscher auf andere Verfahren zurückgreifen, um der Rotation des gesamten Planetenkörpers auf die Spur zu kommen. Dabei hilft, dass alle Gasriesen des Sonnensystems von kräftigen Magnetfeldern umgeben sind. Sie erzeugen durch Wechselwirkungen mit geladenen Partikeln in ihrem Umfeld Radiowellen, die sich periodisch wiederholen. Da die Magnetfelder im tieferen Inneren dieser Welten entstehen, sollten die Perioden der Rotation des gesamten Planeten entsprechen. Allerdings hält sich Saturn nicht an jene Regel, das heißt, sein Magnetfeld ist zur Bestimmung der Rotationsperiode nicht geeignet, da es sich in relativ kurzen Zeiträumen signifikant verändert.

Nun präsentieren Ravit Helled und seine beiden Koautoren von der israelischen Tel Aviv University ein neues Verfahren, um der Rotation des Ringplaneten auf die Schliche zu kommen. Sie verwendeten hierfür detaillierte Messungen der Cassini-Sonde des Saturn-Schwerefelds, um daraus die Periode zu ermitteln. Sie berücksichtigten dabei die Form des Himmelskörpers und die Dichteverteilung in seinem Inneren. Sie kommen dabei auf Rotationsperioden von 10 Stunden 32 Minuten bis 10 Stunden 34 Minuten, in sehr guter Übereinstimmung mit den Messwerten der Voyager-Sonden. Um ihr Verfahren weiterzutesten, wendeten sie es auch auf Jupiter an, dessen Rotationsperiode sehr genau bekannt ist. Ihr berechneter Wert stimmt auf wenige Sekunden genau mit den Literaturangaben überein. Somit sollte sich dieses Verfahren auch bei anderen Welten anwenden lassen.

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