News: Bewährungsprobe Jupiter
Die Cassini-Mission ist eines der ehrgeizigsten Projekte der unbemannten Raumfahrt und soll 2004 ihren Höhepunkt in dem Besuch des Ringplaneten Saturn finden. Ihre Bewährungsprobe hat die Sonde bereits erfolgreich absolviert: Unzählige aufschlussreiche Bilder funkte sie von ihrer Stippvisite beim Gasriesen Jupiter zur Erde.
© (Ausschnitt)
Eigentlich war der größte Planet unseres Sonnensystems nur eine Station auf einem langen Weg. Bereits im Oktober 1997 trat die Sonde Cassini ihre Reise zum Saturn an. Die Route führte vorbei an Venus – gleich zweimal sogar –, und auch der Erde machte die Sonde im August 1998 noch einmal kurz ihre Aufwartung, um sich schließlich im Herbst 2000 Jupiter zu nähern. Hier sollte Cassini im Vorbeiflug noch einmal richtig Schwung für das letzte Stück Weg holen.
Doch wo sich die Sonde schon in der Nähe des Gasriesens befand, war die Gelegenheit günstig, hier ein letztes Mal ausgiebig die an Bord befindlichen Gerätschaften zu testen – insbesondere das Cassini Imaging Science Subsystem (ISS). Und so schoss dieses Kamerasystem denn auch in den folgenden sechs Monaten etwa 26 000 Bilder von Jupiter, seinen Monden und Ringen.
Am 30. Dezember näherte sich Cassini dem Planeten bis auf 9,72 Millionen Kilometer. So konnte die Sonde noch Strukturen von 58 Kilometern Größe auflösen. Das war zwar nicht so gut wie manches alte Bild von Voyager aus den späten Siebzigern, und auch die Galileo-Sonde, die sich seit Dezember 1995 im Orbit des Planeten befindet, lieferte mehr Details, doch mit Cassini gelang in den Monaten zwischen dem 1. Oktober 2000 und dem 22. März des Folgejahres die erste kontinuierliche Dauerbeobachtung.
Wie wertvoll die Flut an Bildern und Videos für die Wissenschaft ist, lässt sich nun, drei Jahre später, anhand der ersten umfassenden Veröffentlichung zu den Bilddaten der Sonde ermessen. So berichten Carolyn Porco vom Southwest Research Institute im amerikanischen Boulder und 23 ihrer Kollegen über die Entdeckungen, die ihnen Cassinis Vorbeiflug bislang bescherte. Die außergewöhnlichen atmosphärischen Phänomene des Gasriesen standen dabei genauso im Interesse der Forscher, wie sein Ringsystem und seine Monde.
Laut Larry Esposito von der University of Colorado ist es noch zu früh, um sagen zu können, ob das reichhaltige Datenmaterial auch die Entstehung der für Jupiter so typischen Bänder und Wirbel erklären kann. Aber einzelne Puzzlestücke fügen sich bereits zusammen. So vermuteten Wissenschaftler schon seit geraumer Zeit, dass kleine Konvektionsstürme in der Atmosphäre mit der Zeit zu einer großen geordneten Bewegung anwachsen. Immerhin wird diese Vermutung nun durch einige Cassini-Beobachtungen gestützt. Auf den Bildern ist beispielsweise zu sehen, wie sich der große rote Fleck, der schon seit Jahrhunderten seine Kreise um den Planeten zieht, einige kleine Sturmwirbel einverleibt.
Zu den Polen hin verschwinden die breiten Strömungsbänder und machen unzähligen kleinen Wirbeln Platz. Aber auch hier konnte Cassini im UV-Bereich eine interessante Erscheinung beobachten: So entstand hier in der frühen Beobachtungsphase vom Oktober bis Mitte November ein großes dunkles Oval – in Ausmaßen und Form sehr ähnlich dem roten Fleck. Dieses Oval wuchs in der Größe, wanderte ostwärts, bildete einen hellen Kern aus und begann sich schließlich im Uhrzeigersinn zu drehen – entgegen dem vorherrschenden Drehsinn der Wirbel. Danach zog sich die Struktur in die Länge und verschwand langsam.
Dieses Oval könnte direkt mit Prozessen in der Magnetosphäre in Zusammenhang stehen. Denn die Region, in der sich die Struktur ausbildete, stimmt mit dem Ort überein, wo Teilchen von Jupiters Strahlungsgürteln in die Atmosphäre eintreten und Polarlichter zu sehen sind. Solche Polarlichter konnte nicht nur Cassini beobachten, zeitgleich war auch das Hubble-Teleskop auf Jupiter gerichtet, sodass sich die Ausmaße der Leuchterscheinungen von allen Seiten bestimmen ließen. Wie zuvor angenommen, dehnt sich die Region vor allem auf der Nachtseite des Planeten aus.
Für Leuchterscheinungen sorgte aber nicht nur Jupiter selbst, auch seine Monde Io und Europa waren für atmosphärische Emissionen gut. Das Glühen war auf Aufnahmen zu sehen, die entstanden, während Jupiter das Sonnenlicht abschattete. Die Lichtemission stammt von Elektronen, die sich entlang der Magnetfeldlinien des Gasriesen bewegen und auf die dünne Atmosphäre der Monde treffen.
Während die großen Jupitermonde bereits im 17. Jahrhundert vom italienischen Gelehrten Galileo Galilei entdeckt wurden, ist das im Vergleich zum Saturn eher unscheinbare Ringsystem erst seit den Voyager-Missionen der siebziger Jahre bekannt. Hier bestätigten Cassinis Bilder, dass zumindest einer der beiden kleinen Monde Adrastea und Metis, deren Umlaufbahn genau auf dem Hauptring liegt, die Quelle der Staubpartikel des Rings sein muss. Einschläge auf den Trabanten haben offenbar dafür gesorgt, dass sich Material ablöste und in die Umlaufbahn um Jupiter gelangte.
Viele weitere interessante Objekte rund um Jupiter konnte Cassini in Bild festhalten – Aufnahmen, die den Forschern nun die Zeit überbrücken, bis endlich am 1. Juli 2004 die Umlaufbahn des Saturn erreicht ist. Spätestens dann beginnt die systematische Untersuchung des Ringplaneten. Ein halbes Jahr später soll sich die Huygens-Sonde, die Cassini mitführt, dem Saturn-Mond Titan nähern und dort landen. Atmosphärische Daten wollen die Wissenschaftler dabei sammeln, und auch Bilder vom Boden sowie Analysedaten erhofft man sich. Voll Erwartung blickt Esposito dem Ereignis entgegen: "Die Ergebnisse von Jupiter lassen erahnen, welche spektakulären neuen Entdeckungen Cassini bei Erreichen des Saturns erwarten."
Doch wo sich die Sonde schon in der Nähe des Gasriesens befand, war die Gelegenheit günstig, hier ein letztes Mal ausgiebig die an Bord befindlichen Gerätschaften zu testen – insbesondere das Cassini Imaging Science Subsystem (ISS). Und so schoss dieses Kamerasystem denn auch in den folgenden sechs Monaten etwa 26 000 Bilder von Jupiter, seinen Monden und Ringen.
Am 30. Dezember näherte sich Cassini dem Planeten bis auf 9,72 Millionen Kilometer. So konnte die Sonde noch Strukturen von 58 Kilometern Größe auflösen. Das war zwar nicht so gut wie manches alte Bild von Voyager aus den späten Siebzigern, und auch die Galileo-Sonde, die sich seit Dezember 1995 im Orbit des Planeten befindet, lieferte mehr Details, doch mit Cassini gelang in den Monaten zwischen dem 1. Oktober 2000 und dem 22. März des Folgejahres die erste kontinuierliche Dauerbeobachtung.
Wie wertvoll die Flut an Bildern und Videos für die Wissenschaft ist, lässt sich nun, drei Jahre später, anhand der ersten umfassenden Veröffentlichung zu den Bilddaten der Sonde ermessen. So berichten Carolyn Porco vom Southwest Research Institute im amerikanischen Boulder und 23 ihrer Kollegen über die Entdeckungen, die ihnen Cassinis Vorbeiflug bislang bescherte. Die außergewöhnlichen atmosphärischen Phänomene des Gasriesen standen dabei genauso im Interesse der Forscher, wie sein Ringsystem und seine Monde.
Laut Larry Esposito von der University of Colorado ist es noch zu früh, um sagen zu können, ob das reichhaltige Datenmaterial auch die Entstehung der für Jupiter so typischen Bänder und Wirbel erklären kann. Aber einzelne Puzzlestücke fügen sich bereits zusammen. So vermuteten Wissenschaftler schon seit geraumer Zeit, dass kleine Konvektionsstürme in der Atmosphäre mit der Zeit zu einer großen geordneten Bewegung anwachsen. Immerhin wird diese Vermutung nun durch einige Cassini-Beobachtungen gestützt. Auf den Bildern ist beispielsweise zu sehen, wie sich der große rote Fleck, der schon seit Jahrhunderten seine Kreise um den Planeten zieht, einige kleine Sturmwirbel einverleibt.
Zu den Polen hin verschwinden die breiten Strömungsbänder und machen unzähligen kleinen Wirbeln Platz. Aber auch hier konnte Cassini im UV-Bereich eine interessante Erscheinung beobachten: So entstand hier in der frühen Beobachtungsphase vom Oktober bis Mitte November ein großes dunkles Oval – in Ausmaßen und Form sehr ähnlich dem roten Fleck. Dieses Oval wuchs in der Größe, wanderte ostwärts, bildete einen hellen Kern aus und begann sich schließlich im Uhrzeigersinn zu drehen – entgegen dem vorherrschenden Drehsinn der Wirbel. Danach zog sich die Struktur in die Länge und verschwand langsam.
Dieses Oval könnte direkt mit Prozessen in der Magnetosphäre in Zusammenhang stehen. Denn die Region, in der sich die Struktur ausbildete, stimmt mit dem Ort überein, wo Teilchen von Jupiters Strahlungsgürteln in die Atmosphäre eintreten und Polarlichter zu sehen sind. Solche Polarlichter konnte nicht nur Cassini beobachten, zeitgleich war auch das Hubble-Teleskop auf Jupiter gerichtet, sodass sich die Ausmaße der Leuchterscheinungen von allen Seiten bestimmen ließen. Wie zuvor angenommen, dehnt sich die Region vor allem auf der Nachtseite des Planeten aus.
Für Leuchterscheinungen sorgte aber nicht nur Jupiter selbst, auch seine Monde Io und Europa waren für atmosphärische Emissionen gut. Das Glühen war auf Aufnahmen zu sehen, die entstanden, während Jupiter das Sonnenlicht abschattete. Die Lichtemission stammt von Elektronen, die sich entlang der Magnetfeldlinien des Gasriesen bewegen und auf die dünne Atmosphäre der Monde treffen.
Während die großen Jupitermonde bereits im 17. Jahrhundert vom italienischen Gelehrten Galileo Galilei entdeckt wurden, ist das im Vergleich zum Saturn eher unscheinbare Ringsystem erst seit den Voyager-Missionen der siebziger Jahre bekannt. Hier bestätigten Cassinis Bilder, dass zumindest einer der beiden kleinen Monde Adrastea und Metis, deren Umlaufbahn genau auf dem Hauptring liegt, die Quelle der Staubpartikel des Rings sein muss. Einschläge auf den Trabanten haben offenbar dafür gesorgt, dass sich Material ablöste und in die Umlaufbahn um Jupiter gelangte.
Viele weitere interessante Objekte rund um Jupiter konnte Cassini in Bild festhalten – Aufnahmen, die den Forschern nun die Zeit überbrücken, bis endlich am 1. Juli 2004 die Umlaufbahn des Saturn erreicht ist. Spätestens dann beginnt die systematische Untersuchung des Ringplaneten. Ein halbes Jahr später soll sich die Huygens-Sonde, die Cassini mitführt, dem Saturn-Mond Titan nähern und dort landen. Atmosphärische Daten wollen die Wissenschaftler dabei sammeln, und auch Bilder vom Boden sowie Analysedaten erhofft man sich. Voll Erwartung blickt Esposito dem Ereignis entgegen: "Die Ergebnisse von Jupiter lassen erahnen, welche spektakulären neuen Entdeckungen Cassini bei Erreichen des Saturns erwarten."
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