Saturnring-Rätsel möglicherweise nach vier Jahrhunderten der Ungewissheit gelöst

Die Ringe bildeten sich vor 100 bis 200 Millionen Jahren, als einer der Saturnmonde, der von einem anderen Mond aus der Bahn geworfen wurde, dem Planeten zu nahe kam und durch seine Gravitationskräfte in Stücke gerissen wurde, so die Studie. Trümmer des hypothetischen Mondes, den die Forscher Chrysalis nannten, umkreisten weiterhin den Saturn und flachten im Laufe der Zeit zu der heute sichtbaren Teilchenscheibe ab, so die Ergebnisse, die am Donnerstag in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurden.

Die Ringe sind an manchen Stellen nur 30 Fuß dick, haben aber einen Durchmesser von etwa 170.000 Meilen. Jupiter, Uranus und Neptun haben auch Ringe, aber sie sind kleiner, dunkler und schwächer.

Die neue Forschung stellt „ein völlig neues Szenario dar, das das Alter der Ringe endgültig aufklären könnte“, sagte Dr. Maryame El Moutamid, eine Astronomin der Cornell University, die einen Leitartikel zur Studie verfasste, aber nicht daran beteiligt war.

Neben der Erklärung, wie und wann sich die Ringe gebildet haben könnten, bietet das Szenario des fehlenden Mondes eine Erklärung für Saturns rätselhafte Neigung. Wie die Erde, aber im Gegensatz zu Jupiter – dem Planeten in unserem Sonnensystem, dem er am ähnlichsten ist – rotiert Saturn in einem signifikanten Winkel in Bezug auf die Ebene, in der er die Sonne umkreist.

„Es verbindet zwei Rätsel, die zuvor als getrennt behandelt wurden“, sagte Dr. Francis Nimmo, Professor für Planetenwissenschaften an der University of California, Santa Cruz, und Mitautor der Studie, über das Szenario. „Es stellt sich heraus, dass man beides in einer einzigen Geschichte erklären kann.“

Viele Jahre lang glaubten Wissenschaftler, dass sich die Ringe des Saturn vor mehr als 4 Milliarden Jahren gebildet haben, als das starke Gravitationsfeld des jungen Planeten vorbeiziehende Kometen und Asteroiden einfing und sie langsam zu Ringen plattdrückte. Aber Beobachtungen von drei Missionen der National Aeronautics and Space Administration – Voyager 1 und 2 in den 1980er Jahren und Cassini zwischen 2004 und 2017 – stellten diese Idee in Frage. Die Beobachtungen zeigten, dass Masse und Zusammensetzung der Ringe viel jünger waren als bisher angenommen.

“Wenn sie nicht alt sind, müssen sie das Ergebnis eines späteren Zerfalls eines Körpers sein, wie später ein großer Komet oder ein Mond”, Dr. Jack Wisdom, Professor für Planetenwissenschaften am Massachusetts Institute of Technology und Hauptautor von die neue Forschung, sagte der Ringe. Aber herauszufinden, was für ein Objekt – und wie genau es sich auflöste, um die Ringe zu bilden – erwies sich als schwieriges Rätsel.

Die Lösung kam, als die Analyse der Cassini-Daten durch das Forschungsteam lang gehegte Vorstellungen über die komplexen Beziehungen zwischen Saturn, seinen Monden und dem nahen Planeten Neptun auf den Kopf stellte. Wissenschaftler hatten angenommen, dass Saturn und Neptun in Resonanz sind, was bedeutet, dass sie gravitativ interagieren. Aber die Analyse zeigte, dass das zutraf, aber nicht mehr, was darauf hindeutet, dass ein kleiner Mond die Resonanz gestört haben muss, als die Gravitationskräfte, die von einem anderen Mond, Titan, ausgeübt wurden, ihn spiralförmig auf Saturn zu schickten.

Nicht jeder ist davon überzeugt, dass die Frage nach den Ringen des Saturn und seiner Neigung erledigt ist.

Jack Lissauer, ein Planetenwissenschaftler am Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley, sagte, dass das neue Szenario „eine Menge Dinge zu bieten hat“, aber dass es schwierig ist, die komplexe Reihe von Himmelsereignissen zu verifizieren, auf denen es basiert. Dr. Lissauer war nicht an der Forschung beteiligt.

Die Wissenschaftsgemeinschaft muss Zeit damit verbringen, die neue Forschung zu überprüfen, sagte Matthew Tiscareno, ein Forscher für Planetenringe am SETI-Institut in Mountain View, Kalifornien, der nicht an der Studie beteiligt war. Aber Dr. Tiscareno nannte das Szenario des fehlenden Mondes „eine aufregende neue Idee, die uns wahrscheinlich der Lösung mehrerer miteinander verflochtener Geheimnisse bei Saturn näher bringt“.

Autoren: Aylin Woodward unter Aylin.Woodward@wsj.com