Sonnensystem-Basiswissen: Steckbrief: Saturn - Planet der Ringe

Was Sie schon immer über den Ringplaneten Saturn wissen wollten: seine Ringe, seine Monde, seine Atmosphäre und sein Aufbau
Saturn - Planet der Ringe
© NASA / JPL / Space Science Institute
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Die schönsten Ringe des Sonnensystems

Bei der Beobachtung von Saturn steht weniger der Planet selbst, als sein prächtiges Ringsystem im Vordergrund. Zwar sind alle Gasplaneten des Sonnensystems von Ringen umgeben, aber bei den anderen Welten sind diese sehr dünn, dunkel und so unauffällig, dass sie sich nur mit großen Teleskopen und großem Aufwand nachweisen lassen. Ganz anders dagegen bei Saturn. In einem normalen Amateurteleskop lässt sich bei klarer ruhiger Luft im Ringsystem ein dunkles Gebiet erkennen, es ist die bereits im 17. Jahrhundert vom italienischen Astronomen Giovanni Domenico Cassini entdeckte Teilung, die den äußeren A-Ring vom inneren B-Ring trennt. Spätere Beobachter stießen dann auf weitere Unterteilungen – bevor die ersten Raumsonden den Ringplaneten besuchten, waren vier unterschiedliche Ringe bekannt.

Saturn – Planet der Ringe
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Die Ringe – dünner als ein Blatt Papier

Mit den drei Raumsonden Pioneer 11 sowie Voyager 1 und 2 erreichten Ende der 1970er, Anfang der 1980er Jahre erstmals künstliche Späher Saturn, die unser Bild des Ringplaneten und seiner derzeit 62 bekannten Monde revolutionierten. Statt nur vier Ringen ist Saturn von Tausenden schmaler Ringe umgeben. Es zeigte sich, dass ihre vertikale Erstreckung äußerst gering ist. Meistens sind sie nur wenige Meter dick, nur im Bereich des dichten B-Rings kann ihre Dicke auch schon einmal mehr als 100 Meter betragen. Sie sind damit im Verhältnis zu ihrer Breite viel dünner als ein Blatt Papier. Die Sonden zeigten, dass die Saturnringe überwiegend aus Bruchstücken von Wassereis bestehen, die unterschiedlich stark mit andersfarbigen Beimengungen wie Silikatmineralen oder organischen Molekülen verunreinigt sind.

Ringplanet Saturn
© Saturn: NASA; Text: Sterne und Weltraum
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Ein Kunstwerk am Himmel

Ruhig scheint die hellbraune Planetenkugel inmitten ihrer hellen Ringe zu schweben, tatsächlich geht es auf Saturn genauso stürmisch zu wie auf seinem inneren Nachbarn Jupiter. Allerdings sind die Wolken des Planeten nicht so bunt wie dort und eine dichte Dunstschicht in der Atmosphäre trübt unseren Blick auf die Sturmwirbel und Wolkenbänder. Saturn ist mit rund 120 000 Kilometern nur geringfügig kleiner als Jupiter, erreicht allerdings nur etwas weniger als ein Drittel von dessen Masse. Mit einer mittleren Dichte von 0,7 Gramm pro Kubikzentimeter würde Saturn in einem entsprechend großen Ozean schwimmen wie ein Stück Kork.

Der innere Aufbau von Saturn

Saturn ist in seinem Inneren sehr ähnlich wie Jupiter aufgebaut. Unter einer rund 1000 Kilometer dicken gasförmigen Atmosphäre stößt man den theoretischen Modellen zufolge auf eine 30 000 Kilometer dicke Schicht aus flüssigem molekularen Wasserstoff. Darunter geht der Wasserstoff in die metallische Form über, diese Schicht ist rund 14 000 Kilometer dick. Noch weiter nach Innen folgt eine 8000 Kilometer mächtige Lage aus Hochdruckeis. Hier verhindert der enorme Druck der auflastenden Schichten, dass das Eis verdampft, obwohl es rund 13 000 Grad Celsius heiß ist. Das Zentrum des Ringplaneten bildet ein rund 16 000 Kilometer großer Kern aus Silikatmineralen und metallischem Eisen.

Der innere Aufbau der Riesenplaneten
© NASA
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Die vier Riesenplaneten des Sonnensystems, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun unterteilen sich nach ihrem inneren Aufbau in zwei Gruppen: Gasriesen und Eisriesen. Die Gasriesen Jupiter und Saturn bestehen überwiegend aus Wasserstoff, der sowohl in flüssiger als auch metallischer Form vorliegt. Dagegen befinden sich im Inneren der Eisriesen Uranus und Neptun Hochdruckvarianten von Eis, die auch bei sehr hohen Temperaturen fest sind und nicht verdampfen. Der Kern aller Riesenplaneten sollte aus einer Mischung aus Silikatmineralen und metallischem Eisen bestehen.

Woraus besteht die Saturn-Atmosphäre?

In seiner chemischen Zusammenstetzung ähnelt Saturn dem Planeten Jupiter. In den oberen Schichten besteht seine Atmosphäre zu rund 97 Prozent aus Wasserstoff (H2) und rund 3 Prozent aus Helium (He). Des Weiteren finden sich Spuren von Methan (CH4), Ammoniak (NH3) und Wasserdampf (H2O). Nahe seiner Wolkenoberfläche beträgt die Temperatur auf Saturn im Mittel rund –139 Grad Celsius oder 134 Kelvin.

Woher stammt Saturns Name?

Saturn ist der äußerste der seit dem Altertum bekannten Planeten. Er leuchtet in einem gelblichen Licht und bewegt sich nur sehr langsam über den Sternenhimmel, da er für einen Sonnenumlauf annähernd 30 Jahre benötigt. In der griechisch-römischen Mythologie wurde er mit dem Gott der Zeit und dem Vater von Jupiter, Kronos beziehungsweise Saturn, in Verbindung gebracht. Schon in einem Feldstecher lässt sich erkennen, dass Saturn anders aussieht als die anderen Planeten des Sonnensystems. Der Planet wirkt länglich bis oval, je nachdem wie weit seine Ringe gerade geöffnet sind. Im Teleskop offenbart sich dann die ganze Pracht des Ringplaneten, der bei ruhiger Luft eher an ein Kunstwerk erinnert.

Ein Mond mit Methanmeeren

Mehrere der 62 Saturnmonde weisen Besonderheiten auf, die sie im Sonnensystem einzigartig machen. Als erstes ist der bei weitem größte und massereichste Saturnmond Titan zu nennen, der sich schon in einem Feldstecher erspähen lässt. Als einziger Planetentrabant des Sonnensystems ist er von einer dichten Atmosphäre umgeben, sie besteht zum größten Teil aus Stickstoff. Ähnlich wie bei der Venus verhindern dichte Wolkenschleier im sichtbaren Licht den Blick auf die feste Oberfläche. Im Feldstecher oder im Teleskop sehen wir also nur die Oberseite der Atmosphäre. Im Infraroten ist diese dichte Dunstschicht teilweise transparent und die Aufnahmen der seit 2004 im Saturnsystem befindlichen Raumsonde Cassini enthüllen hier zahlreiche helle und dunkle Regionen. Einige von ihnen, besonders in der Nähe zum Nordpol stellten sich als große Seen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, also Methanmeere, heraus. Damit ist Titan neben der Erde einzige Himmelskörper im Sonnensystem mit größeren Flüssigkeitsansammlungen on der Oberfläche.

Ein vulkanischer Eisball: Enceladus

Ebenfalls erwähnenswert ist der nur 500 Kilometer große Eismond Enceladus, der die hellste Oberfläche im Sonnensystem besitzt und rund 90 Prozent des auftreffenden Sonnenlichts ins All wirft. Diese große Helligkeit geht auf aktive Vulkane am Südpol des Mondes zurück, die ständig Fontänen aus Wasserdampf und feinen Eispartikeln ausstoßen. Ein Teil dieses Materials fällt auf Enceladus zurück und sorgt für seine blütenweiße Oberfläche. Zudem bilden die Auswürfe des Mondes den feinen E-Ring, der im Umfeld der Umlaufbahn von Enceladus den Saturn umspannt.

Iapetus – ein blinkender Mond

Weit draußen am Rande des Saturnsystems umrundet ein kurioser Trabant den Ringplaneten: Iapetus. Eine Seite dieses Himmelskörpers ist annähernd schneeweiß, während die andere so schwarz wie Kohle ist. Tatsächlich wurde der Mond von dunklem Material eingefärbt, das durch Meteoriten von noch weiter außen befindlichen Kleinmonden herausgeschlagen wurde. Das dunkle Material sammelte sich auf der Oberfläche des Mondes in dessen Bewegungsrichtung an und wurde dort durch die Sonne stärker aufgeheizt als das helle Eis. So kam es zu Verdampfungsprozessen, die weiteres dunkles Material aus dem Inneren des Mondes anreicherten, bis eine Hemisphäre pechschwarz war. Die extrem unterschiedlichen Helligkeiten des Mondes waren bereits im 17. Jahrhundert seinem Entdecker Giovanni Domenico Cassini aufgefallen, der den Mond immer nur auf der westlichen Seite von Saturn erkennen konnte, wenn die helle Hemisphäre der Erde zugewandt war.


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© SuW-Grafik / Axel M. Quetz
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