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Saturnmond: Die eisigen Ranken von Enceladus

Erstmals konnten Forscher konkrete Ausbruchsstellen auf Enceladus mit rankenartigen Gebilden im E-Ring des Saturns direkt in Verbindung bringen.
Aktive Geysire am Südpol des Saturnmonds EnceladusLaden...

Seit der Entdeckung im Jahr 2005, dass es auf dem Saturnmond Enceladus aktive Geysire am Südpol gibt, die Wasserdampf und feine Eispartikel ausstoßen, ist dieser nur rund 500 Kilometer große Saturntrabant eines der wichtigsten Beobachtungsobjekte der Raumsonde Cassini. Nun konnten Forscher um Colin J. Mitchell am Space Science Institute in Boulder, Colorado, Ausbruchsstellen auf der Oberfläche des Mondes direkt mit rankenartigen Gebilden in Verbindung bringen, aus denen der E-Ring des Saturns gespeist und erhalten wird. Dieser Ring besteht aus feinsten Eispartikeln mit rund einem halben Mikrometer Durchmesser und wird durch die geologische Aktivität von Enceladus erzeugt. Er ist einer der größten Ringe des Saturns, ist aber ausgesprochen dünn und leuchtschwach und somit mit irdischen Teleskopen kaum zu sehen. Der E-Ring ist sehr breit und erstreckt sich über die Bahnen der äußeren Nachbarmonde Tethys und Dione hinaus.

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Ranken um Enceladus, I | Eine Collage von Cassini-Bildern zusammen mit simulierten Ansichten der Partikelströme vom Saturnmond Enceladus verdeutlicht die gute Übereinstimmung der Simulationen mit dem tatsächlichen Befund. Die von den Geysiren am Südpol des Mondes ausgeworfenen Partikel bauen diese Gebilde auf.

Die seltsamen Tentakel oder Ranken des Enceladus – wie sie von den Wissenschaftlern um Mitchell genannt werden – waren schon auf Cassini-Bildern aus dem Jahr 2006 aufgefallen. Bisher war es aber nicht gelungen, diese auf die eigentlichen Ausbruchsstellen auf dem Mond zurückzuverfolgen. Nun werteten Mitchell und seine Kollegen Bilder aus einem siebenjährigen Zeitraum zwischen 2006 und 2013 aus. Sie stellten fest, dass es einen Zusammenhang gibt zwischen der Form der Ranken und der Größe der von den Geysiren auf der Oberfläche ausgestoßenen Partikel.

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Ranken um Enceladus, II | Auf dieser Grafik sind die Ausbruchsstellen auf Enceladus markiert, die mit rankenartigen Gebilden im E-Ring von Saturn in Verbindung stehen. Rote Punkte markieren Ausbruchsstellen, deren Produkte in Umlaufrichtung von Enceladus vorauslaufen, blaue weisen auf Geysire hin, deren Produkte dem Mond hinterherlaufen. Die schwarz markierten Quellen schließlich speisen ihr Material in beiden Richtungen in den E-Ring ein. Die von den Quellen ausgehenden schwarzen Striche geben die Richtungen der von Enceladus ausgeworfenen Partikel projiziert auf die Umlaufebene um Saturn an.

Die Wissenschaftler führten daraufhin Computersimulationen durch, in denen sie die Bahnen von Partikeln zu den aktivsten Geysiren zurückrechneten. Bei den Simulationen berücksichtigten die Forscher neben den Schwerkraftfeldern von Saturn und Enceladus auch nichtgravitative Effekte wie elektrische Aufladung und elektromagnetische Kräfte, die auf die Geysirpartikel einwirken. Mit diesen Daten erstellten sie simulierte Bilder, die sie dann mit den tatsächlich von Cassini übermittelten Aufnahmen verglichen. Dabei ergab sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den Simulationen und dem tatsächlichen Befund. Es zeigte sich, dass die Ranken von den schnellsten der von Enceladus ausgestoßenen Partikel aufgebaut werden. Diese gehen wiederum auf die aktivsten Geysire auf Enceladus zurück und nicht auf die Umlaufbewegung von Enceladus um Saturn.

Die Bilder von Cassini belegen auch, dass sich das Erscheinungsbild der Ranken im Detail verändert, je nach dem, auf welchem Teil seiner Umlaufbahn sich Enceladus gerade befindet. Dies geht vermutlich auf Gezeiteneffekte durch Saturn zurück, durch dessen Schwerkraft der Mond bei seinen Umläufen mal gestreckt und mal gestaucht wird. Die Gezeiten sorgen dafür, dass sich die Spalten am Südpol, in denen sich die aktiven Geysire befinden, weiter öffnen, um darauf wieder zusammengedrückt zu werden. Je weiter eine Spalte gerade geöffnet ist, umso stärker sind die Ausbrüche der Geysire, und diese wiederum beeinflussen die Ranken im E-Ring.

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