Saturns Monde und Ringe

Sonnensystem en miniature: Die Saturnmonde

Kein Wunder, dass man in Analogie zum Sonnensystem auch vom Saturnsystem spricht: eine in ihrer Komplexität einmalige Welt von Zentralgestirn und Satelliten – und nicht zu vergessen die in der Äquatorebene den Planeten umgebende Ringscheibe. Als künstlicher Satellit umrundet die Raumsonde Cassini diesen zentralen Planeten (den Saturn) bis 2017. Dabei wird der Orbiter immer wieder in unterschiedlichen Entfernungen und in verschiedenen Bahnneigungen an den Monden vorbeifliegen, um aus allen erdenklichen Perspektiven wissenschaftliche Daten sammeln zu können.

Ähnlich wie der benachbarte Gasriese Jupiter, der größte Planet des Sonnensystems, sind die Monde des Saturns extrem vielgestaltig in ihrer Zusammensetzung und dem Alter ihrer Oberflächen. Mit Ausnahme von Titan sind die Saturnmonde jedoch zumeist deutlich kleiner als die vier großen Jupitermonde Ganymed (der größte Trabant im Sonnensystem), Callisto, Io und Europa, die nach ihrem Entdecker auch die „Galileischen“ genannt werden.

Die Saturnmonde bestehen, ähnlich wie die Galileischen Monde (Ausnahme: Io) überwiegend aus Eis, dem in unterschiedlichen Mengen Gestein und zum Teil auch organische Substanzen, also Kohlenstoffverbindungen, beigemengt sind. Neben der fotografischen Dokumentation der Oberflächengeologie mit dem Kamerasystem an Bord des Cassini-Raumschiffs sind Untersuchungen zur chemisch-mineralogischen Zusammensetzung der Monde u.a. mit den Spektrometern an Bord der Cassini-Sonde (und im Falle von Titan auch des Huygens-Landegeräts) ein Hauptziel der Mission Cassini-Huygens.

Denn gerade Titan, der zweitgrößte Mond des Sonnensystems (mit einem Durchmesser von 5.150 Kilometern ist er größer als der Planet Merkur und der Zwergplanet Pluto), weist eine einmalige Besonderheit auf: Er bindet eine dichte Stickstoff- und Methanatmosphäre an sich. Nicht zuletzt dieser Umstand machte Titan zu einem der wichtigsten Ziele der Erkundung des äußeren Sonnensystems.

Die europäische Atmosphären- und Landesonde Huygens wurde von Cassini auf der sechsjährigen Reise zum Saturn eigens zum Zweck der Erforschung des geheimnisumwitterten Mondes mitgeführt. Die Huygens-Sonde landete am 14. Januar 2005 nach einem dreistündigen Flug am Fallschirm auf der minus 180 Grad kalten Titan-Oberfläche aus gefrorenem Methan und machte dabei wichtige Messungen und Aufnahmen.

Nach der Entdeckung der ersten Saturntrabanten im 17. Jahrhundert durch den italienisch-französischen Astronomen Giovanni Cassini (1625-1712) und seinem holländischen Zeitgenossen Christiaan Huygens (1629-1695) waren es schließlich die beiden amerikanischen Pioneer-Raumsonden, dann aber vor allem Voyager I und II, die 1980 mit den ersten Nahaufnahmen dieser unbekannten Welten für Aufregung sorgten – und dadurch die Motivation für das bislang ehrgeizigste Projekt zur Erforschung des äußeren Sonnensystems lieferten: Die amerikanisch-europäische Doppelsonde Cassini-Huygens.

Die Saturnmonde zu klassifizieren ist kein einfaches Unterfangen; eine Einteilung nach ihrer Größe würde zunächst Titan als den mit Abstand größten Trabanten auflisten. Es folgen vier weitere Monde von bereits deutlich geringeren Durchmessern zwischen 1.530 und 1.060 Kilometern: Rhea, Iapetus, Dione und Tethys. Schließlich sind drei Monde mit Durchmessern zwischen 270 und 500 Kilometern zu nennen: Enceladus, Mimas und Hyperion. Diese Monde werden auch als „Hauptsatelliten“ bezeichnet.

Phoebe, Janus, Epimetheus, Prometheus und Pandora, die größten „Nebensatelliten“, weisen allesamt schon keine Kugelgestalt mehr und Durchmesser von etwa 80 (Pandora) bis 180 Kilometer (Janus) auf. Beginnend mit dem 40 Kilometer großen Siarnaq folgt ein Dutzend Trabanten von kaum mehr als zehn Kilometern Durchmesser. Schließlich gibt es noch zahlreiche unregelmäßig geformte Trabanten, die kleiner als zehn Kilometer groß sind.

Ein Dutzend dieser Kleinstmonde wurde mit dem seinerzeit größten Spiegelteleskop der Welt auf dem Mauna Kea in Hawaii entdeckt. Elf dieser Körper umrunden den Saturn entgegen dessen Drehsinn, was der Vermutung Nahrung gibt, dass sie nicht gemeinsam mit dem Planeten an dieser Stelle des Sonnensystems entstanden sind, sondern von Saturns Schwerkraft eingefangene Körper aus dem Kometenreservoir des Kuipergürtels sind, der sich zwischen den Bahnen von Uranus, Neptun und Pluto befindet. Nach Analysen mit dem Cassini-Spektrometer VIMS nimmt man einen ähnlichen Ursprung auch für den über 200 Kilometer großen Mond Phoebe an. Die These, dass viele dieser unregelmäßigen, kleinen Körper ihren Ursprung nicht im Saturnsystem haben, sondern aus anderen Regionen des Sonnensystems stammen, wird auch von den zum Teil sehr stark von der Äquatorebene abweichenden Bahnneigungen dieser Monde gestützt.

Die bis Ende 2005 bekannten Saturnmonde (47)