Die US-Raumsonde Cassini stieß im äußeren F-Ring von Saturn auf ungewöhnliche Strukturen, die auf die Existenz temporärer Monde in dieser Region hindeuten.
Der F-Ring wurde im September 1979 von der US-Raumsonde Pioneer 11 bei ihrem dichten Vorbeiflug entdeckt und im darauffolgenden Jahr von der Raumsonde Voyager-1 im Detail fotografiert. Schon auf diesen ersten Bildern zeigte sich, dass der F-Ring nicht einfach ein schmaler Streifen aus Staub- und Eispartikeln ist, sondern sich sehr dynamisch verhält. Es gibt in ihm Knicke und verdrillte Einzelringe.
Wellen im F-Ring des Saturn | Diese komplexen Wellenstrukturen im F-Ring des Planeten Saturn entstehen durch die Schwerkraft des Mondes Prometheus, der sich außerhalb des Bildes befindet. In den hellen "Wellenbergen" existieren bis zu 20 Kilometer große Zusammenballungen aus Ringpartikeln, die über mehrere Wochen bis Monate Bestand haben und dann wieder auseinanderdriften.
Seit ihrer Ankunft im Saturnsystem im Juli 2004 rückte der F-Ring immer wieder ins Blickfeld der Kameras von Cassini. Ihre Aufnahmen zeigen, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem zwischen dem weiter innen liegenden A-Ring und dem F-Ring umlaufenden Mond Prometheus den F-Ring gestalten. Seine Schwerkraft sorgt für die Bildung von Wellenstrukturen im Ring und er zieht gelegentlich Partikel aus dem F-Ring heraus, die sich auf ihm ablagern.
Kürzlich gelangen Cassini Aufnahmen, die auf weitere kleine Objekte hinweisen, die im F-Ring eingebettet sind. Es sind Wellenstrukturen, in deren Bergen sich Objekte von bis zu 20 Kilometer Größe bilden können. Auch hieran ist die Schwerkraft von Prometheus schuld.
Bei seinen Umläufen bewegt sich der maximal 148 Kilometer lange Mond mit seiner etwas höherer Geschwindigkeit um Saturn als die vergleichsweise winzigen Partikel des F-Rings. Außerdem ist die Bahn von Prometheus gegen die Ebene des F-Rings geringfügig geneigt. Die Ringpartikel erhalten durch seine Schwerkraft einen geringen Stoß und werden aus ihrer Umlaufebene herausbewegt. Jedes Segment des F-Rings wird durch Prometheus etwa alle 68 Tage gestört.
Die dabei in den Wellenbergen gebildeten, bis zu 20 Kilometer großen Gebilde sind aber keine festen Körper, sondern eher lockere Ansammlungen von Ringmaterial. Viele von ihnen werden bei weiteren Passagen von Prometheus wieder auseinandergerissen. Aber manche überstehen die Vorübergänge und klumpen fester zusammen. Die langlebigeren Objekte sind offenbar so dicht gepackt, dass sie von ihrer schwachen Eigenschwerkraft zusammengehalten werden. Dadurch können sie weitere Ringpartikel an sich ziehen und noch größer werden. Ihre mittlere Dichte kann dabei bis zu 0,4 Gramm pro Kubikzentimeter erreichen.
Dass die neugebildeten "Schneebälle" im F-Ring für kurze Zeiträume eine gute Überlebenschance haben, liegt daran, dass sich der F-Ring nahe der Roche-Grenze um Saturn befindet. Diese wurde erstmals vom französischen Astronomen und Mathematiker Eduard Albert Roche (1820 – 1883) beschrieben. Sie gibt an, bei welchem Abstand ein im Umlauf befindliches Objekt von den Gezeitenkräften des größeren Mutterkörpers auseinandergerissen wird, wenn diese stärker als die Eigenschwerkraft des kleineren Objekts werden. Dabei wird jedoch nicht die innere Festigkeit des Körpers berücksichtigt, die bespielsweise durch Atombindungskräfte entstehen.
Die meisten der "Schneebälle" im F-Ring haben nur Lebensdauern von wenigen Wochen bis Monaten. Die neuen Beobachtungen können zudem eine Erklärung liefern, was mit dem Objekt S/2004 S6 passiert ist, das im Jahr 2004 auf Bildern von Cassini entdeckt wurde und gelegentlich bei seinen Annäherungen an den F-Ring Material aus ihm herausgerissen hat. Es wurde seitdem immer wieder einmal gesichtet, gilt aber nicht als richtiger Saturnmond.
Der F-Ring vor Omega Centauri | Die zarten schmalen Bänder des F-Rings von Saturn stehen hier vor den Tausenden Sternen des Kugelsternhaufens Omega Centauri im südlichen Sternbild Zentaur, als sich aus Sicht der Saturnsonde Cassini der Ringplanet vor den Sternhaufen schob. Sehr schön lassen sich die einzelnen Staubbänder des F-Rings erkennen, unten rechts ist der Rand des A-Rings zu sehen, der zu den Hauptringen des Planeten gehört.
Die Vorgänge im F-Ring liefern wertvolle Informationen für die Planetenforscher, welche die Planetenbildung untersuchen. Hier lassen sich die Vorgänge im Kleinen beobachten, die auch in unserem Sonnensystem vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren abliefen, nämlich der Übergang von kleinen Staubpartikeln zu größeren Objekten, die schließlich zu den Keimen der Planetenbildung wurden.
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