• Anastasia Michailova

Universum: Warum hat der Saturn Ringe?

Wir klären alle Fragen rund um die Ringe des Saturn. Warum hat der Saturn überhaupt Ringe? Wie und wann sind sie entstanden und woraus bestehen sie? Außerdem werfen wir einen Blick darauf, warum das Ringsystem des Planeten wahrscheinlich vollständig verschwinden wird.


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Bild: Der Saturn - aufgenommen durch die Cassini-Sonde, NASA (Creative Commons)

Kapitel in diesem Beitrag


1. Woraus bestehen die Saturn-Ringe?

2. Wie viele Ringe hat der Saturn?

3. Wie groß sind die Saturn-Ringe?

4. Wie entstanden die Ringe des Saturn?

4.1. Die Mond-Theorie

4.2. Die Kometen-Theorie

4.3. Die Sonnensystem-Theorie

5. Wie alt sind die Ringe des Saturn?

6. Ring-Regen: Aus den Saturn-Ringen regnet es

7. Warum die Ringe des Saturn verschwinden werden

8. Welche Planeten haben noch Ringe?



Woraus bestehen die Saturn-Ringe?


Die Ringe des Saturn bestehen aus Milliarden von Gesteinsbrocken und Eiskristallen. Manche Partikel haben die Größe von Staubkörnern, andere sind so groß wie ein Haus. Das Material kreist in einer dichten, flachen Wolke gleichmäßig um den Planeten. Von außen betrachtet, sehen die Ringe aus wie eine Scheibe.


Als Galileo Galilei die Saturn-Ringe im Jahr 1610 entdeckte, bezeichnete er sie fälschlicherweise als „Henkel“, weil er die Ringe als solche mit damaligen Mitteln noch nicht erkennen konnte. Doch der französische Astronom Giovanni Domenico Cassini schlussfolgerte bald, dass die Ringe des Saturn aus einzelnen Objekten zusammengesetzt sein müssen, die den Planeten umkreisen. Lange Zeit vermuteten Wissenschaftler, dass die Ringe aufgrund ihrer Helligkeit aus bis zu 90 Prozent Eis bestehen würden. Mittlerweile ist man sich nicht mehr so sicher.



Die einzelnen Ringe erscheinen in einer Vielzahl von Farben und besitzen sogar unterschiedliche Temperaturen. All das ist auf verschiedene Materialien zurückzuführen. Ringe mit einem hohen Anteil an Eis sind so gut wie farblos. Andere bestehen aus Gestein und „leuchten“ in Rottönen. In der Praxis vermischen sich die unterschiedlichen Bestandteile.


Es heißt, die Cassini-Sonde, die 20 Jahre lang Daten sammelte und den Saturn untersuchte, hätte sogar organisches Material entdeckt, das von einem der Ringe auf die Saturn-Oberfläche gefallen sei. Die Forscher nennen dieses Phänomen „Ring-Regen“. Dazu später mehr.



Wie viele Ringe hat der Saturn?


Heute geht man davon aus, dass der Saturn über 100.000 Ringe besitzt. Zwischen ihnen befinden sich Lücken. Die Ringe und Lücken sind dabei unterschiedlich groß. Das Ringsystem des Planeten ähnelt in dieser Hinsicht einer Schallplatte: Alle Ringe befinden sich auf einer Ebene und haben breitere und schmalere Stellen.


Um die Saturn-Ringe übersichtlicher darzustellen, hat man sie in größere Bereiche eingeteilt und von innen nach außen benannt (nicht alphabetisch): D-, C-, B-, A-, F-, G-, und E-Ring.



Wie groß sind die Saturn-Ringe?


Der äußere Ring besitzt einen Durchmesser von fast einer Million Kilometern. Gleichzeitig sind die Ringe tatsächlich nur rund 100 Kilometer hoch. Das gesamte Ringsystem ist also sehr schmal. Der innere Ring befindet sich etwa 7.000 Kilometer über der Planetenoberfläche.


Die unterschiedlich großen Lücken zwischen den Ringen entstehen dadurch, dass sich die Partikel der einzelnen Ringe unterschiedlich schnell bewegen. Die äußeren Ringe brauchen für eine Umrundung ca. 12 bis 14 Stunden – die inneren nur 6 bis 8 Stunden.


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Die Ringe des Saturn ähneln optisch einer Schallplatte. Bild: Planet Volumes (Unsplash)

Wie entstanden die Ringe des Saturn?


Es gibt drei gängige Theorien, wie der Saturn einst zu seinen Ringen kam. Wissenschaftler sind sich jedoch bis heute nicht einig.


Die Mond-Theorie


Heute besitzt der Saturn ganze 82 Monde, die in den Ring-Lücken um den Planeten kreisen. Viele von ihnen sind sehr klein und haben einen Durchmesser von weniger als vier Kilometern. Es könnte sein, dass ein Asteroid einst einen solchen kleinen Mond getroffen und zerstört hat. Die Überreste dieses Mondes verteilten sich anschließend in einer Wolke um den Planeten. Es heißt, ein Asteroid von 20 bis 30 Kilometern Durchmesser hätte ausgereicht, um so einen Mond zu zerstören. Während der Zeit des „letzten großen Bombardements“ vor rund vier Milliarden Jahren, zog ein Schauer aus Asteroiden und Kometen durch unser Sonnensystem.


Bis heute speist der Mond Enceladus die Saturn-Ringe mit salzhaltigen Eispartikeln. Diese gelangen durch Geysire auf der Mondoberfläche ins All und sammeln sich in den Ringen des großen Planeten. Es wird vermutet, dass sich unter der vereisten Oberfläche von Enceladus ein ganzer Ozean verbergen könnte.



Die Kometen-Theorie


Es könnte auch sein, dass ein vorbeiziehender Komet dem Saturn zu nahe gekommen ist und von den gewaltigen Gravitationskräften des Planeten zerrissen wurde. Demnach bestünden die Saturn-Ringe zu einem großen Teil aus den Überresten dieses Kometen.


Die Sonnensystem-Theorie


Die Saturn-Ringe können jedoch auch aus den Anfängen unseres Sonnensystems stammen. Forscher gehen davon aus, dass zu Beginn alle Planeten von einer „Staubwolke“ umgeben waren. Aus dieser formten sich entweder Monde, oder das Material verflüchtigte sich mit der Zeit. Doch beim Saturn geschah etwas anderes. Wissenschaftler sind immer noch dabei zu verstehen, welche Kräfte den Ringen überhaupt ihre Form geben. Es wird vermutet, dass die Anziehungskräfte des Saturn so stark sind, dass die Partikel in ihren Bahnen festgehalten werden. Warum die Ringe dabei eine Scheibe bilden, ist nicht klar.


Wie alt sind die Ringe des Saturn?


Auch bei dieser Frage scheiden sich die Geister. Es kommt darauf an, wie die Ringe entstanden sind. Wenn sich die Saturn-Ringe in der Anfangszeit des Sonnensystems gebildet haben, sind sie so alt wie das Sonnensystem selbst – 4,5 Milliarden Jahre. Es gibt jedoch auch Forscher, die vermuten, dass die Ringe viel jünger sind. Möglicherweise nur 10 bis 100 Millionen Jahre. Wenn das stimmt, hätten die Ringe des Saturn vielleicht noch nicht existiert, als auf der Erde bereits Dinosaurier lebten.


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Bis heute ist nicht geklärt, wie die Saturn-Ringe entstanden sind und welches Alter sie haben. Bild: flflflflfl (Pixabay)

Ring-Regen: Aus den Saturn-Ringen regnet es


Bei der Auswertung der Daten der Cassini-Sonde fanden Wissenschaftler heraus, dass komplexe organische Verbindungen aus dem D-Ring in die obere Saturn-Atmosphäre herabfallen: Bis du 10.000 Kilogramm Material in einer Sekunde! (Also eher ein „Ring-Wolkenbruch.“) Hierbei handele es sich um Wasser, Methan, Ammoniak, Kohlenmonoxid, molekularen Stickstoff und Kohlendioxid. Die starken Anziehungskräfte des Saturn ziehen die Substanzen nach und nach aus den Ringen auf seine Oberfläche.


James O’Donoghue von der NASA schrieb in einer Studie, dass allein die Wassermenge, die in einer halben Stunde aus den Saturn-Ringen auf den Planeten niederfallen würde, ausreicht, um ein Olympiade-Schwimmbecken zu füllen. Das Wasser würde jedoch nicht auf der Planetenoberfläche eintreffen, sondern vorher verdampfen. Die Atmosphäre des Saturn besteht aus dichten Wolken, die sich unter anderem aus Wasserdampf, Wasserstoff, Helium, Ammoniak und Methan zusammensetzen.



Warum die Ringe des Saturn verschwinden werden


Dieser Ring-Regen ist der Grund dafür, dass die Saturn-Ringe mit der Zeit verschwinden werden, so die Forscher. Es wird geschätzt, dass der Saturn in 300 Millionen Jahren keine Ringe mehr haben wird. Es landet mehr Material aus den Ringen auf der Planetenoberfläche, als von außen nachkommt.


Welche Planeten haben noch Ringe?


Auch Jupiter, Uranus und Neptun besitzen Ringe. Doch die Saturn-Ringe bestehen aus so hellem Material (insbesondere Eis), dass sie am sichtbarsten sind. Uranus hat zum Beispiel sogar 13 definierte Ringe. Die beiden äußeren sind rot und blau. Auch hier wird vermutet, dass es sich bei den Uranus-Ringen um Überreste von Monden handeln könnte.

 

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Quellen bzw. weiterführende Links:


(1) science.org: „Close-range remote sensing of Saturn’s rings during Cassini’s ring-grazing orbits and Grand Finale“

(2) wissenschaft.de: „Warum nur der Saturn Ringe hat“

(3) weltderphysik.de: „Wie Saturn seine Ringe bekam“

(4) mdr.de: „Geheimnis der Saturn-Ringe gelüftet“

(5) dlr.de: „Wie kam Saturn zu seinen Ringen?“

(6) daswetter.com: „Erstaunlich: Die Ringe des Saturn verschwinden!“

(7) Spiegel Wissenschaft: „Uranus' neue Ringe sind rot und blau“