Saturn: Der Herr der Ringe zeigt sich im Herbst

Saturn ist nach Jupiter der zweitgrößte Planet im Sonnensystem und gehört wie dieser zur Klasse der Gasriesen. Sein charakteristisches Ringsystem macht ihn zu einem der faszinierendsten Planeten.

Mit einem Durchmesser von etwa 120.000 Kilometern und über 80 bekannten Monden ist Saturn eine Welt für sich.

Saturn ist 1,43 Milliarden Kilometer (9,5 Astronomische Einheiten) von der Sonne entfernt. Diese große Entfernung bedingt, dass Saturn 29,5 Jahre benötigt, um die Sonne einmal zu umkreisen. Aus diesem Grund verändert sich seine Position am Nachthimmel relativ langsam. Anders verhält es sich mit seiner Rotation: Saturn dreht sich extrem schnell um seine eigene Achse und benötigt nur etwas über 10 Stunden für eine vollständige Umdrehung. Diese schnelle Rotation führt dazu, dass Saturn an den Polen abgeflacht und am Äquator ausgebeult ist: Der Äquatordurchmesser beträgt etwa 120.536 Kilometer, während der Polardurchmesser nur etwa 108.728 Kilometer misst.

Saturns Rotationsachse ist um 26,7 Grad geneigt, was vergleichbar mit der Achsneigung der Erde ist (23,5 Grad). Diese Neigung verursacht bei Saturn ebenfalls Jahreszeiten, die jedoch aufgrund der langen Umlaufzeit um die Sonne jeweils über sieben irdische Jahre dauern.

Die Achsneigung beeinflusst auch das Erscheinungsbild der Ringe aus der Perspektive der Erde. Wenn die Ringe des Saturn in einem flachen Winkel zur Erde ausgerichtet sind, kommt es zu der sogenannten Ringkantenstellung. Diese tritt alle 14 bis 15 Jahre auf, wobei die Ringe dann fast unsichtbar erscheinen, da sie von der Seite betrachtet werden. Das nächste Mal kommt es im Jahr 2025 zu dieser Stellung und somit zum scheinbaren Verschwinden der Ringe.

Saturn besteht hauptsächlich aus Wasserstoff (etwa 96 %) und Helium (etwa 3 %), ähnlich wie die Sonne. Die obersten Wolkenschichten bestehen aus weißen Ammoniakkristallen, die das Sonnenlicht reflektieren und so dem Planeten sein blassgelbes Aussehen verleihen. Darunter befinden sich tiefere Wolkenschichten aus Ammoniumhydrosulfid (NH4SH) und Wasser. 

Die extremen Windgeschwindigkeiten von bis zu 1.800 Kilometern pro Stunde in Saturns Äquatorregionen formen Wolkenbänder, die im Unterschied zu Jupiter nicht leicht zu beobachten sind.

Tiefer im Inneren des Planeten geht der gasförmige Wasserstoff unter immensem Druck in einen flüssigen Zustand über. Schließlich entsteht in noch tieferen Schichten des Planeten metallischer Wasserstoff, dessen elektrischen Eigenschaften in Verbindung mit Saturns schneller Rotation ein starkes Magnetfeld erzeugen. Der Kern von Saturn besteht vermutlich aus einer Mischung von Gestein, Wasser und Eis und ist deutlich kleiner als der gasförmige äußere Bereich. Dieser Kern stellt den Planetenembryo aus der Entstehung des Saturn dar.

Saturns Ringsystem ist das auffälligste und bekannteste Merkmal des Planeten. Es besteht aus unzähligen kleinen Partikeln aus Wassereis, Staub und Gesteinsbrocken. Diese Partikel reichen von mikroskopisch kleinen Staubkörnern bis zu mehreren Metern großen Felsbrocken. Die Ringe erstrecken sich über eine Breite von etwa 280.000 Kilometern, sind jedoch erstaunlich dünn – an den meisten Stellen nur wenige Meter dick.

Saturns Ringsystem ist in sieben Hauptbereiche unterteilt, die mit den Buchstaben A bis G bezeichnet werden. Die größte Lücke zwischen den Ringen ist die Cassini-Teilung, eine 4.800 Kilometer breite Zone zwischen dem A- und B-Ring. Diese Lücke entsteht durch die 2:1-Resonanz mit Saturns Mond Mimas: Ein Teilchen in der Cassini-Teilung läuft genau zweimal um den Saturn, während eines Umlaufs von Mimas um den Planeten. Es erfährt somit in rythmischen Abständen einen Zug durch die Gravitation des Mondes. Diese Resonanz führt zu einem Aufschaukeln der Bewegung des Teilchens, so dass es die Cassini'sche Teilung verlässt.

Saturns Ringe werden durch die Gravitationskräfte seiner Monde stark beeinflusst. Besonders die sogenannten Schäfermonde sorgen durch ihre Gravitation dafür, dass bestimmte Lücken in den Ringen bestehen bleiben. Der Mond Pan, der innerhalb der Encke-Teilung des A-Rings kreist, hält diese Lücke frei von Partikeln. Der kleine Mond Prometheus beeinflusst den F-Ring, indem er regelmäßig Material aus dem Ring herauszieht, was zu den wellenförmigen Strukturen dieses schmalen Rings führt.

Saturn hat über 80 bestätigte Monde, von denen viele faszinierende Eigenschaften aufweisen. Hier sind die fünf größten und bekanntesten:

1. Titan: Der größte Mond Saturns und der zweitgrößte Mond im Sonnensystem. Titan ist der einzige Mond mit einer dichten Atmosphäre, die hauptsächlich aus Stickstoff besteht. Seine Oberfläche zeigt flüssige Methanseen und komplexe organische Chemie, was ihn zu einem interessanten Kandidaten für die Suche nach außerirdischem Leben macht.

2. Rhea: Der zweitgrößte Mond des Saturn hat einen Durchmesser von etwa 1.530 Kilometern und besteht überwiegend aus Wassereis. Seine Oberfläche ist von Einschlagskratern übersät.

3. Iapetus: Bekannt für seinen extremen Farbkontrast, weist Iapetus eine helle und eine dunkle Hemisphäre auf. Er ist etwa 1.470 Kilometer groß und hat eine ungewöhnliche Äquatorwulst.

4. Dione: Mit einem Durchmesser von etwa 1.120 Kilometern ist Dione ein eisiger Mond mit einer von Kratern übersäten Oberfläche. Es gibt Hinweise auf vergangene geologische Aktivität.

5. Enceladus: Trotz seiner geringen Größe von nur 500 Kilometern hat Enceladus durch seine Geysire große wissenschaftliche Bedeutung. Diese Geysire schleudern Wasserdampf und Eispartikel ins All und speisen den E-Ring von Saturn. Enceladus ist einer der vielversprechendsten Kandidaten für die Suche nach mikrobiologischem Leben.

Saturn ist nach dem römischen Gott des Ackerbaus und der Ernte benannt, der in der Mythologie auch der Vater von Jupiter war. Der griechische Name für Saturn ist Kronos, der Anführer der Titanen. Die Planeten unseres Sonnensystems wurden in der Antike nach den Hauptgöttern benannt, und Saturn war der letzte der Planeten, die mit bloßem Auge sichtbar sind.

Saturn war das Ziel mehrerer bedeutender Weltraummissionen. Hier sind die wichtigsten:

1. Pioneer 11 (1979): Die erste Sonde, die Saturn passierte, und grundlegende Daten über den Planeten und seine Ringe lieferte.

2. Voyager 1 und 2 (1980–1981): Diese Missionen lieferten detaillierte Bilder von Saturns Atmosphärenstruktur, seinen Ringen und Monden.

3. Cassini-Huygens (1997–2017): Die bedeutendste Mission zu Saturn. Cassini umkreiste Saturn über 13 Jahre und entdeckte viele neue Details über den Planeten, seine Ringe und Monde. Cassini nahm Huckepack den europäischen Lander Huygens mit. Er landete 2005 auf dem Mond Titan und lieferte die ersten Bilder von dessen Oberfläche.

Saturn spielt auch in der Science-Fiction eine wichtige Rolle. In „2001: Odyssee im Weltraum“ von Arthur C. Clarke war Saturn ursprünglich das Ziel der Discovery-Mission, bevor das Drehbuch später auf Jupiter umgeschrieben wurde. In der TV-Serie „The Expanse“ und anderen Science-Fiction-Geschichten ist Saturn oft ein Schauplatz, insbesondere seine Monde wie Titan und Enceladus, die häufig als mögliche Kolonien der Menschheit dargestellt werden.

Saturn bleibt nicht nur in der realen Wissenschaft, sondern auch in der Fiktion ein Symbol für das Unbekannte und für die grenzenlosen Möglichkeiten der Erforschung des Universums.

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Stefan kam über die Verlagsbranche zum Astroshop. Als gelernter Online-Redakteur betreut er die Webseite und unseren Astro-Blog. In seiner Freizeit engagiert er sich bei der Astronomischen Vereinigung Augsburg e.V., wo er vor allem in der Öffentlichkeitsarbeit tätig ist.