Saturn vibriert wie eine Glocke

SIEÜber die Natur und die innere Struktur der äußeren Gasplaneten unseres Sonnensystems ist wenig bekannt. Dies gilt insbesondere für Saturn, den zweitgrößten Planeten, der die Sonne umkreist. Eine detaillierte Analyse der Daten, die das US-Raumschiff Cassini während seiner 13-jährigen Mission im Orbit des Ringplaneten gesammelt hat, hat nun zu überraschenden Ergebnissen geführt. Das Innere des Saturn hat offenbar eine stabile, schalenförmige Struktur.

Die Cassini-Sonde umkreiste den Ringplaneten mehr als 300 Mal von ihrer Ankunft auf dem Saturn im Jahr 2004 bis zu ihrem geplanten Absturz im Jahr 2017. Sie flog durch ihn und betrachtete die Ringe aus verschiedenen Winkeln. Die Ringe bestehen aus unzähligen Brocken Wassereis und festen Steinen von bis zu mehreren Metern Größe, die bis in die prähistorische Zeit des Sonnensystems zurückreichen. Obwohl diese extrem dünnen Ringe über 70.000 Kilometer lang sind, machen sie nur einen kleinen Bruchteil der Saturnmasse aus. Zu Beginn der Messungen der Cassini-Sonde beteiligten sich die an der Mission beteiligten Forscher der US-Raumfahrtbehörde NASA entdeckte, dass es manchmal sehr starke Schwingungen in den Saturnringen gibt. Die meisten Schwingungen sind auf die Bewegung der vielen Saturnmonde zurückzuführen, deren Anziehungskraft auch auf die Ringe wirkt. Ein kleiner Teil der Schwingungen wird offenbar vom Saturn selbst erzeugt.

Genau wie auf der Erde und in der Sonne treten auch auf dem Saturn sogenannte natürliche Schwingungen auf. Auf der Erde können sie nach schweren Erdbeben beobachtet werden. Die extrem schnelle Bewegung großer Gesteinsmassen führt häufig dazu, dass der gesamte Erdkörper mehrere Tage lang vibriert. Dieser Vorgang kann mit dem Läuten einer Glocke verglichen werden, die von ihrem Klöppel getroffen wird. Mit diesen natürlichen Schwingungen kann sich der Erdkörper ein wenig ausdehnen und sich dann wieder zusammenziehen oder sich rhythmisch leicht drehen. Diese langsamen Schwingungen mit Zeiträumen von bis zu einer Stunde können mit Seismometern auf der Erde gemessen werden.

Auf der Sonne bewirken die Resonanzschwingungen, dass die Oberfläche unseres Zentralsterns rhythmisch schwingt. Diese Schwingungen können im Rahmen der sogenannten Helioseismologie in verschiedenen Wellenbereichen mit Teleskopen beobachtet und registriert werden. Aus der Analyse der auftretenden Frequenzen und der relativen Stärken der verschiedenen Amplituden können die Forscher dann den Zustand und die Struktur des tiefen Erdinneren und der Sonne ableiten.