Saturn, aufgenommen von der Cassini-Sonde – Bild NASA.
Dr. Ryuki HYODO, Chief Scientific Officer (CSO) bei SpaceData Inc. und assoziiert mit dem Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) sowie der Science Tokyo (Universität Tokio), hat in Zusammenarbeit mit Dr. Gustavo MADEIRA vom IPGP und der Universität Paris Cité sowie Dr. Hidenori GENDA von Science Tokyo nachgewiesen, dass die Entstehung der Saturnringe viel früher erfolgt sein könnte als bisher gedacht.
Ihr junges, helles und eisreiches Erscheinungsbild könnte eine Illusion sein. Diese Studie, die in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurde, stellt traditionelle Annahmen durch theoretische Modelle und numerische Simulationen in Frage.
Zum ersten Mal hat das Team bewiesen, dass die Saturnringe hochgradig resistent gegen die Kontamination durch exogene Mikrometeoriten sind. Dieser thermodynamische „Reinigungsmechanismus“ würde ihr „junges“ Aussehen erklären, während er gleichzeitig darauf hindeutet, dass sie tatsächlich aus der Entstehungszeit des Sonnensystems vor etwa 4,5 Milliarden Jahren stammen könnten. Diese Entdeckungen stellen die vorherrschende Ansicht in Frage, dass die Saturnringe relativ jung sind und nur etwa 400 Millionen Jahre alt.
Dieser Mechanismus, der unten illustriert ist, beschreibt, wie Mikrometeoriten mit den Saturnringen interagieren. Wenn ein Mikrometeorit die Ringpartikel mit einer Geschwindigkeit von 20 km/s trifft, führt der extrem heftige Aufprall zur vollständigen Verdampfung des Mikrometeoriten, wodurch ein heißes Plasma mit einer Temperatur von etwa 10.000 Grad Celsius entsteht.
Dieses ionisierte Material wird dann schnell durch das Magnetfeld des Saturns abgeführt, entweder in Richtung des Planeten selbst oder nach außen aus den Ringen hinaus. Dieser Prozess trägt dazu bei, die Reinheit und Helligkeit der Ringe zu bewahren, indem er die Ansammlung von Fremdmaterial verhindert.
(1) Schematische Darstellung des Schutzmechanismus der Saturnringe. Mikrometeoriten treffen regelmäßig und mit einer Geschwindigkeit von 20 km/s auf die Saturnringe und verdunkeln sie.
(2) Beim Aufprall wird das Material in Plasma umgewandelt und auf Temperaturen über 10.000 Grad erhitzt!
(3) Eine Wolke aus ionisiertem Plasma bildet sich und breitet sich schnell aus.
(4) Die ionisierten Atome werden an das Magnetfeld des Saturns gekoppelt und entweder ausgestoßen oder in den Planeten transportiert.
Der Beschuss durch Mikrometeoriten besteht aus winzigen Staubpartikeln, die hauptsächlich aus Kohlenstoff und Silikaten bestehen und von außerhalb des Saturnsystems stammen, insbesondere aus dem Kuipergürtel. Früher dachte man, dass sich diese Partikel allmählich auf Himmelskörpern, einschließlich der Saturnringe, ansammeln und so deren Verdunkelung und eine Zunahme nicht-eisiger Bestandteile verursachen.
Allerdings haben Beobachtungen der Cassini-Sonde (NASA-ESA) gezeigt, dass die Saturnringe zu mehr als 99 % aus Wassereis bestehen. Diese Zusammensetzung führte in den Jahren 2010–2020 zu Studien, die ihr Alter auf maximal 400 Millionen Jahre schätzten, indem sie einfach die Zeit maßen, die für die Ansammlung dieses „Staubs“ benötigt wird. Die jüngsten Arbeiten stellen diese Methode in Frage.
Die Studie enthüllt Mechanismen, die die Ansammlung von Mikrometeoriten auf den Saturnringen verhindern. Diese Mechanismen deuten darauf hin, dass die Ringe so alt wie das Sonnensystem selbst sein könnten. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Beurteilung des Alters der Ringe anhand ihres Aussehens irreführend sein kann, was unser Verständnis ihrer Entstehung und Entwicklung erheblich verändert.
Diese Studie schafft eine neue Grundlage, um die Entwicklung der Saturnringe und die Entstehungsprozesse von Ringsystemen um andere Planeten neu zu überdenken. Das Verständnis, wann und wie sich diese gigantischen Strukturen gebildet haben, könnte unser Wissen über die Geschichte des Sonnensystems erweitern und gleichzeitig Hinweise auf die Entwicklung der Erde zu einem bewohnbaren Planeten liefern.