Seit Jahrzehnten rätseln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler über den hellen Balken aus ultraviolettem Licht, der von Wasserstoffatomen in einer Ausbuchtung des Saturns ausgesendet wird. Nun wollen sie die Antwort gefunden haben. Sie vermuten sie in den Saturn-Ringen.

Saturn-Ringe ermöglichen erste Beobachtung

Eine neue Studie, die Forschende in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht haben, bringt nun Licht in das Phänomen. Das Team vermutet, dass der eisige Teilchenregen des Saturns für die Aufheizung der oberen Atmosphäre des Planeten durch chemische Reaktionen verantwortlich ist. Vollständig verstehen können sie diese bislang aber noch nicht.

Den Forschenden zufolge ist dies das erste Mal, dass man ein solches Phänomen in unserem Sonnensystem beobachtete. Sie gehen davon aus, dass die Ergebnisse bei der Identifizierung anderer Planeten mit ähnlichen Gebilden wie den Saturn-Ringen hilfreich sein könnten.

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Konsistente Messungen

Hauptautor der Studie, der Astronom Lotfi Ben-Jaffel vom Institut für Astrophysik in Paris, erklärte: „Alles wird von Ringpartikeln angetrieben, die in bestimmten Breitengraden in die Atmosphäre eindringen. Sie modifizieren die obere Atmosphäre und verändern die Zusammensetzung. Und dann gibt es auch noch Kollisionsprozesse mit atmosphärischen Gasen, die die Atmosphäre in einer bestimmten Höhe aufheizen.“

Die Forscherinnen und Forscher untersuchten ultraviolette Lichtmessungen von verschiedenen Raumsonden, darunter Voyager 1, Voyager 2 und Cassini. Ziel war es, eine übereinstimmende Lyα-Emissionsmessung zu beobachten. Sie nutzten auch den International Ultraviolet Explorer (IUE) und das Hubble-Weltraumteleskop. Die Messungen ergaben einen helleren Streifen von Lyα-Emissionslicht in der nördlichen Hemisphäre des Planeten.

„Als alles kalibriert war, haben wir deutlich gesehen, dass die Spektren über alle Missionen hinweg konsistent sind“, so Ben-Jaffel. „Das war möglich, weil wir mit Hubble denselben Bezugspunkt für die über Jahrzehnte gemessene Rate der Energieübertragung aus der Atmosphäre haben.“

Ringregen auch auf Exoplaneten?

Der Astronom, seine Kolleginnen und Kollegen glauben, dass der eisige Regen der Saturn-Ringe die wahrscheinlichste Erklärung für die gleichbleibenden und auffälligen ultravioletten Lichtwerte ist. Der Ringregen sei das Ergebnis des Zerfalls der riesigen Ringe in den Planeten selbst.

„Wir stehen erst am Anfang dieser Ringcharakterisierung der oberen Atmosphäre eines Planeten“, sagt Ben-Jaffel. „Am Ende wollen wir einen globalen Ansatz haben, der eine echte Signatur über die Atmosphären entfernter Welten liefern würde.

Quelle: „The Enigmatic Abundance of Atomic Hydrogen in Saturn’s Upper Atmosphere“ (The Planetary Science Journal, 2023); NASA

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