Wissenschaftler könnten mit Daten der NASA-Mission Cassini das lange bestehende Rätsel gelöst haben, warum Saturn alle 30 Jahre von tobenden Riesenstürmen heimgesucht wird. Die Stürme, die sich in helle Bänder ausdehnen und den gesamten Planeten umkreisen können, richten sich nach einem natürlichen Zeitgeber, der von jedem vorangegangenen Sturm wieder auf Null gesetzt wird.
In den 140 Jahren, seitdem Saturn mit Teleskopen beobachtet wird, traten auf dem Planeten sechs große Stürme auf. Cassini und Beobachter auf der Erde verfolgten den jüngsten dieser Stürme von Dezember 2010 bis August 2011. Während dieser Zeit brach der Sturm durch die Wolken und wehte schließlich um Saturn herum.
In einer Abhandlung, die am 13. April 2015 online im Journal Nature Geoscience veröffentlicht wurde, beschreiben Forscher den Effekt, der ihrer Meinung nach für die regelmäßigen Ausbrüche verantwortlich ist. Die zugrundeliegende Theorie ist, dass Wasserdampf schwerer ist als der Wasserstoff und das Helium, aus dem der Großteil von Saturns Atmosphäre besteht. Wenn also jeder Riesensturm seine gigantische Menge an Regen ablädt, dann ist das Gas innerhalb der Wolken leichter als die Atmosphäre darunter. Diese Situation beendet zeitweise die Konvektionsprozesse, in denen warme, feuchte Luft aufsteigt und kühle, dichte Luft absinkt, was neue Wolken und Stürme produziert.
„Nach einem dieser Stürme ist die warme Luft in Saturns tiefer Atmosphäre jahrzehntelang zu feucht und zu dicht, um aufzusteigen“, sagte Cheng Li, ein Doktorand am California Institute of Technology in Pasadena, der Leiter der Studie. „Die Luft darüber muss abkühlen und ihre Wärme in den Weltraum abstrahlen, bevor ihre Dichte größer ist als die Dichte der heißen, feuchten Luft darunter. Dieser Abkühlungsprozess dauert etwa 30 Jahre und dann kommen die Stürme.“
Li denkt, dass die periodische Natur der Stürme darauf hinweist, dass Saturns tiefe Atmosphäre relativ zu den anderen atmosphärischen Bestandteilen mehr Wasser enthält, als es bei Jupiter der Fall ist. Die Forscher vermuten, dass das extrafeuchte Innere von Saturn erklären könnte, warum auf dem Planeten solch epische Stürme auftreten und auf Jupiter nicht. Falls Saturns tiefe Atmosphäre trockener wäre, würden Wissenschaftler stetige und kleinere Stürme als auf Jupiter erwarten, sagte Li. Stattdessen sind die Ausbrüche auf Saturn regelmäßig und recht explosiv.
Andere Beobachtungen von boden- und weltraumgestützten Teleskopen haben auf ein feuchtes Inneres von Saturn hingewiesen. „Vorherige spektroskopische Studien haben gezeigt, dass das Innere Saturns mit Methan und anderen flüchtigen Substanzen angereichert ist – verglichen mit Jupiter um das Doppelte oder Dreifache. Von da aus ist es ein kleiner Schritt zu vermuten, dass Saturn auch reich an Sauerstoff sein könnte, der ebenfalls flüchtig und ein wichtiger Teil jedes H2O-Moleküls ist“, sagte Andre Ingersoll vom Caltech. Ingersoll ist Mitglied des Cassini-Wissenschaftsteams und wirkte als Co-Autor an der Studie mit. Flüchtige Substanzen sind Elemente und chemische Verbindungen, die ihren Aggregatzustand bei relativ niedrigen Temperaturen von fest zu flüssig oder gasförmig ändern.
Wissenschaftler sind daran interessiert, die Menge des Sauerstoffs und anderer flüchtiger Bestandteile von Saturn und Jupiter zu verstehen. Diese Bestandteile liefern wichtige Anhaltspunkte über die Entstehung der beiden Planeten (die vermutlich vor den anderen Planeten entstanden) und die Bedingungen im frühen Sonnensystem.
Die Cassini-Huygens-Mission ist ein Gemeinschaftsprojekt zwischen der NASA, der ESA (European Space Agency) und der Italian Space Agency. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL), eine Abteilung des California Institute of Technology, leitet die Mission für das Science Mission Directorate in Washington.
Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=4546
(THK)
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