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Planeten: Saturns nordpolares Hexagon rotiert sehr stabil

Das nur vom Ringplaneten Saturn bekannte nordpolare Hexagon rotiert auch über Jahrzehnte hinweg stabil und spiegelt vielleicht die Rotationsperiode des gesamten Planeten wider.
Das nordpolare Hexagon des Saturn

Untersuchungen über einen Zeitraum von mehr als 30 Jahren belegen, dass das nordpolare Hexagon des Saturn ein ausgesprochen stabiles und langlebiges Gebilde ist, das offenbar mit dem tieferen Inneren des Planeten in Verbindung steht. Dies ist das Ergebnis eines internationalen Forscherteams um Agustín Sánchez-Lavega von der Universidad del Pais Vasco im spanischen Bilbao. Sie vermuten zudem, dass die Rotationsperiode des Sechsecks von 10 Stunden 39 Minuten und 23 Sekunden, die in einem Zeitraum von sechs Jahren auf 0,01 Sekunden stabil war, die Umdrehung des gesamten Planeten Saturn widerspiegelt. Bislang ist die Rotationsperiode von Saturn noch recht ungenau bestimmt, womit er in unserem Sonnensystem allein dasteht.

Das nordpolare Hexagon des Saturn | Die Raumsonde Cassini übermittelte diese Aufnahme des nordpolaren Sechsecks auf Saturn am 26. Februar 2013. Durch den sehr flachen Einfallswinkel des Sonnenlichts erscheint die arktische Region des Ringplaneten durch Lichtstreuung intensiv blau, sonst herrschen auf Saturn bräunlich gelbe Farbtöne vor. Im Zentrum des Sechsecks, direkt auf der Rotationsachse, befindet sich der rund 10 000 Kilometer große polare Sturmwirbel; etwa auf der Position "1 Uhr" ist als heller Fleck ein weiterer, rund 2000 Kilometer großer Sturmwirbel zu sehen.

Entdeckung in den 1980er Jahren

Das nordpolare Sechseck wurde erstmals auf Bildern der beiden Raumsonden Voyager 1 und 2 in den Jahren 1980 und 1981 gesichtet. Es ist einmalig im Sonnensystem und findet sich auf keinem der drei anderen Gasplaneten Jupiter, Uranus oder Neptun. Anfang bis Mitte der 1990er Jahre wurde es erneut beobachtet, diesmal mit dem Weltraumteleskop Hubble. Danach war das Hexagon wegen der ausgeprägten Achsenneigung des Saturn von rund 27 Grad für lange Zeit von der Erde aus nicht zu sehen. In dieser Zeit brachen auf der Nordhalbkugel des Ringplaneten Herbst und Winter an. Da ein Saturnjahr rund 30 Erdjahre dauert, liegt der Nordpol während des mehr als sieben Jahre langen Nordwinters im Dunkel der Polarnacht. Somit war das Hexagon auch bei Ankunft der US-Raumsonde Cassini im Juli 2004 zunächst nur auf Infrarot-Bildern zu sehen. Nun bricht im Norden Saturns der Frühling an, und das Sechseck rückt wieder ins Sonnenlicht.

Für ihre Untersuchungen verwendeten die Forscher Bilder der Raumsonden Voyager und Cassini, des Weltraumteleskops Hubble und erdgebundene Aufnahmen, die mit Teleskopen auf dem Calar Alto in Spanien im Zeitraum von 2008 bis 2014 entstanden. Wie sich bei der Auswertung der Bilder zeigte, ist das polare Hexagon äußerst stabil und verändert seine Form und Größe auch über lange Zeiträume hinweg kaum.

Die Forscher vermuten, dass seine Form auf eine stehende Welle, eine so genannte Rossby-Welle, zurückgeht, die mit tieferen Atmosphärenschichten in Verbindung steht. Wie diese Welle genau zu Stande kommt, ist aber nach wie vor unklar. Auffallend ist, dass das Hexagon vom Wechsel der Jahreszeiten völlig unbeeindruckt scheint, obwohl im Winter die Temperaturen in den oberen Schichten der Saturnatmosphäre bis zu einem Druckniveau von rund zwei Bar in den polaren Breiten drastisch fallen. Die Struktur wird offenbar im Planeteninneren erzeugt und aufrechterhalten und ist somit nicht von der Einstrahlung der Sonne abhängig.

Erdgebundene Aufnahmen des Saturn | Im Frühjahr 2013 wurden diese Ansichten des Ringplaneten Saturn mit dem 1,23-Meter- (oben) und dem 2,2-Meter-Teleskop (unten) auf dem Calar Alto in Spanien aufgenommen. Am Nordpol lässt sich in diesen kontrastverstärkten Bildern das Hexagon als fast schwarze Fläche gut erkennen.

Wie rotiert der Ringplanet?

Aus diesem Grund nehmen die Forscher um Sánchez-Lavega an, dass die Drehung des Sechsecks auch die wahre Rotationsperiode des Saturn angibt. Bei den Gasplaneten Jupiter, Uranus und Neptun wurde die Rotationsperiode des Planeteninneren mittels Radioemissionen der jeweiligen Magnetfelder bestimmt, die im tiefen Inneren dieser Welten erzeugt werden. Bei ihnen kommt es zu regelmäßigen periodischen Radioimpulsen, mit denen sich die Rotation des gesamten Planeten ableiten lässt. Bei Saturn versagt dieses Verfahren, denn die mit Radioteleskopen bestimmte Rotationsperiode hat sich in den letzten Jahrzehnten um rund eine Viertelstunde verkürzt. Eine so drastische Änderung in so kurzer Zeit kann aber nicht auf das wahre Rotationsverhalten des Ringplaneten zurückgehen, sondern muss ihre Ursache in Veränderungen des Saturnmagnetfelds haben.

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