Die undurchsichtigsten Teile der Saturnringe - die Teile, die am dichtesten aussehen - enthalten nicht immer mehr Material. Ein weiteres großes Saturn-Rätsel!
Saturn und seine Ringe über das umlaufende Raumschiff Cassini.
Saturns Ringe sehen durch die Teleskope solide aus und viele dachten, sie wären jahrhundertelang solide. Aber die Solidität der Saturnringe erwies sich als Illusion, und seitdem Raumschiffe das Sonnensystem erforschen, kennen wir Saturnringe als Milliarden einzelner Mondlinge. Anhand von Daten aus der Cassini-Mission der NASA haben Forscher, die zum ersten Mal die zentralen Teile des Saturn-B-Rings gewogen haben, gezeigt, dass die Saturn-Ringe uns eine weitere optische Täuschung präsentieren. Ihre Ergebnisse zeigen, dass diesuchen Bereiche in den Ringen enthalten nicht unbedingt mehr Material.
Obwohl einige Teile des B-Rings bis zu 10-mal undurchsichtiger (weniger durchsichtig) sind als der benachbarte A-Ring, könnte der B-Ring nur die zwei- bis dreifache Masse des A-Rings haben.
Die Forscher sagten in einer Erklärung von JPL:
Es erscheint intuitiv, dass ein undurchsichtiges Material mehr Material als eine durchscheinendere Substanz enthalten sollte. In schlammigem Wasser befinden sich beispielsweise mehr Schmutzpartikel als in klarerem Wasser. Ebenso könnte man meinen, dass in den Ringen des Saturn undurchsichtigere Bereiche eine größere Materialkonzentration enthalten als Stellen, an denen die Ringe transparenter erscheinen.
Aber diese Intuition trifft nicht immer zu ...
überraschend wenig Zusammenhang zwischen der Dichte eines Rings - in Bezug auf seine Opazität und Reflektivität - und der Menge an Material, die er enthält.
Die Studie wurde online von der Zeitschrift veröffentlicht Ikarus Ende Januar 2016.
Saturns B-Ring ist der undurchsichtigste der Hauptringe und erscheint in diesem Cassini-Bild, das von der unbeleuchteten Seite der Ringebene aus aufgenommen wurde, fast schwarz. Eine neue Studie zeigt jedoch, dass der B-Ring kein weiteres Material enthält. Bild via NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Einige Teile des Saturn-B-Rings sind bis zu 10-mal undurchsichtiger als der benachbarte A-Ring. Der B-Ring kann jedoch nur das Zwei- bis Dreifache der Masse des A-Rings wiegen. Bild via NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Diese Wissenschaftler bestimmten die Massendichte des B-Rings - seine Masse pro Volumeneinheit - an mehreren Stellen durch Analyse Spiraldichtewellen. Nach der JPL-Aussage sind dies:
… Feinskalige Ringmerkmale, die durch das Ziehen der Schwerkraft an Ringpartikeln aus den Saturnmonden und der eigenen Schwerkraft des Planeten entstehen. Die Struktur jeder Welle hängt direkt von der Menge der Masse in dem Teil der Ringe ab, in dem sich die Welle befindet.
Sie verwendeten eine neue Technik zur Analyse von Daten aus dem Cassini-Raumschiff, die erhalten wurden, als seine Instrumente durch die Ringe auf einen hellen Stern blickten.
Obwohl diese Wissenschaftler ihre einzigartige Analyse nur für den Saturn-B-Ring durchgeführt haben, stimmen die Ergebnisse mit früheren Studien überein, in denen unterschiedliche Techniken verwendet wurden, um ähnliche Schlussfolgerungen über die anderen Saturn-Hauptringe zu ziehen.
Sie sagten auch, dass sich die Masse - oder die Menge des Materials - von Ort zu Ort nicht stark unterschiede, obwohl die Opazität des B-Rings über seine Breite stark schwankte.
Und sie sagten, dass diese neue Forschung über die Masse der Saturnringe wichtige Auswirkungen auf das Alter der Ringe hat, und erklärten:
Ein weniger massereicher Ring würde sich schneller entwickeln als ein Ring, der mehr Material enthält und schneller durch Staub von Meteoriten und anderen kosmischen Quellen verdunkelt wird.
Je weniger massiv der B-Ring ist, desto jünger könnte er sein - vielleicht ein paar hundert Millionen Jahre statt ein paar Milliarden.
Der B-Ring ist der hellste der Saturnringe, wenn er im reflektierten Sonnenlicht betrachtet wird. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Der Hauptautor der Studie ist Matthew Hedman, ein Cassini-Wissenschaftler an der Universität von Idaho, Moskau. Herman versuchte das scheinbar kontraintuitive Ergebnis seiner Studie zu erklären, indem er sagte:
Derzeit ist nicht klar, wie Regionen mit der gleichen Materialmenge so unterschiedliche Opazitäten haben können. Es könnte etwas mit der Größe oder Dichte einzelner Partikel zu tun haben, oder es könnte etwas mit der Struktur der Ringe zu tun haben.
Der Mitermittler von Cassini, Phil Nicholson von der Cornell University, Ithaca, New York, fügte hinzu:
Schein trügt. Eine gute Analogie ist, dass eine neblige Wiese viel undurchsichtiger ist als ein Schwimmbad, obwohl das Becken dichter ist und viel mehr Wasser enthält.
Trotz der geringen Masse, die von Hedman und Nicholson gefunden wurde, wird angenommen, dass der B-Ring den größten Teil des Materials im Saturn-Ringsystem enthält, sagten diese Wissenschaftler.
Sie sagten, eine genauere Messung der Gesamtmasse der Saturnringe sei unterwegs. Zuvor hatte Cassini das Gravitationsfeld des Saturn gemessen und den Wissenschaftlern die Gesamtmasse des Saturn und seiner Ringe mitgeteilt. 2017 wird Cassini die Masse des Saturn allein bestimmen, indem er in der letzten Phase seiner Mission direkt in den Ringen fliegt.
Es wird erwartet, dass die Differenz zwischen den beiden Messungen die wahre Masse der Ringe wiedergibt.