Saturnringe sind jünger als bisher angenommen – nur ein paar hundert Millionen Jahre

Laut einer neuen Studie des emeritierten Astronomieprofessors der Indiana University, Richard Durisen, sind die Saturnringe viel jünger, als Wissenschaftler einst dachten – und sie werden nicht von Dauer sein.

Seit Jahrzehnten wird über den Ursprung der Eisringe des Saturn diskutiert. Aber laut zwei neuen Studien von Durisen, veröffentlicht in Ikarus, die Ringe sind nicht älter als ein paar hundert Millionen Jahre – viel jünger als der Planet selbst, der vor 4,5 Milliarden Jahren entstand. Tatsächlich sagte Durisen, dass sich die Ringe durchaus gebildet haben könnten, als noch Dinosaurier auf der Erde wandelten.

Durisen und Co-Autor Paul Estrada, ein Forscher am Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley, kamen ebenfalls zu dem Schluss, dass die Ringe höchstens noch ein paar hundert Millionen Jahre halten werden.

„Unsere unausweichliche Schlussfolgerung ist, dass die Saturnringe nach astronomischen Maßstäben relativ jung sein müssen, nur ein paar hundert Millionen Jahre alt“, sagte Durisen. „Wenn man sich das Saturn-Satellitensystem ansieht, gibt es weitere Hinweise darauf, dass dort in den letzten paar hundert Millionen Jahren etwas Dramatisches passiert ist.“

Durisen und Estrada argumentieren seit langem, dass die Saturnringe relativ jung seien, weil sie erwarteten, dass die Ringe durch den Zustrom interplanetarer Meteoroiden erodiert und verdunkelt würden. Doch erst als Daten der 13 Jahre dauernden Cassini-Raumsondenmission der NASA verfügbar waren – insbesondere ihr großes Finale 2017, bestehend aus 22 Umlaufbahnen zwischen Saturn und seinen Ringen –, konnten sie theoretische Modelle zur Bestimmung des Alters verwenden und Langlebigkeit der Ringe zuverlässig zu ermitteln, indem berechnet wird, wie sich die Ringe über lange Zeiträume hinweg verändern.

Besonders wichtig für ihre Arbeit waren Cassinis Messungen der Meteoriteneinströmgeschwindigkeit, der Masse der Ringe und der Einströmgeschwindigkeit von Ringmaterial auf den Saturn.

Der Einschlag von Meteoroiden verschmutzt nicht nur die Ringe, sondern führt letztlich auch dazu, dass Ringmaterial nach innen in Richtung des Planeten driftet. Die von Durisen und Estrada vorgestellten theoretischen Modelle zeigen, dass die Ringe mit der von Cassini beobachteten erstaunlichen Geschwindigkeit von vielen Tonnen pro Sekunde Masse auf den Planeten verlieren sollten, was bedeutet, dass die verbleibende Lebensdauer der Ringe nur noch etwa einige hundert Millionen Jahre beträgt .

Zum ersten Mal kombinieren die detaillierten Berechnungen von Estrada und Durisen die viskose Ausbreitung – aufgrund von Ringteilchenwechselwirkungen – mit Meteoroideneffekten in Simulationen, die die gesamte Lebensdauer eines Ringsystems wie dem des Saturn abdecken sollen. Sie zeigen, dass Meteoroideneinschläge angesichts der von Cassini gemessenen Meteoroideneinstromrate letztendlich zu einer kurzen Lebensdauer im Vergleich zum Alter des Sonnensystems führen.

„Wir haben gezeigt, dass massive Ringe wie der Saturns nicht lange halten“, sagte Estrada. „Man kann spekulieren, dass die relativ kleinen Ringe um die anderen Eis- und Gasriesen in unserem Sonnensystem Überbleibsel von Ringen sind, die einst so massiv waren wie die des Saturn. Vielleicht irgendwann in nicht allzu ferner Zukunft, astronomisch gesehen, danach.“ Die Saturnringe werden abgeschliffen, sie werden eher wie die spärlichen Ringe des Uranus aussehen.

Durisens jahrzehntelange Forschungskarriere konzentrierte sich hauptsächlich auf die Entwicklung und Stabilität rotierender astrophysikalischer Systeme aller Art, von Planeten bis hin zu Galaxien. In den zwei Jahrzehnten vor seiner Pensionierung im Jahr 2010 arbeitete er hauptsächlich an protoplanetaren Scheiben – den rotierenden Gasscheiben, die neue Sterne umgeben, aus denen Planeten entstehen können. Sein Interesse an den Saturnringen begann jedoch in den 1970er Jahren als Postdoktorand bei der NASA in Ames, und seitdem erforscht er sie weiter.

„Beim Studium des Universums denken wir oft über den Ursprung nach – den Ursprung von Galaxien, Sternen und Planeten“, sagte Durisen. „Aber Planeten sind unglaublich aktive und vielfältige Systeme, in denen ständig neue Dinge passieren. Wenn die Saturnringe nicht so alt sind wie der Planet, bedeutet das, dass etwas passiert ist, um ihre unglaubliche Struktur zu bilden, und das ist sehr spannend zu studieren.“

Durisen ist daran interessiert zu sehen, was zukünftige Weltraummissionen über das Saturnsystem herausfinden werden. Obwohl der Planet, der hauptsächlich aus Helium und Wasserstoff besteht, wahrscheinlich kein Leben beherbergen kann, könnten die Bedingungen auf einigen seiner Monde dies in der Vergangenheit oder sogar jetzt ermöglicht haben, sagte er.

„Wenn wir herausfinden können, was in diesem System vor ein paar hundert Millionen Jahren passiert ist und die Ringe entstanden sind, könnten wir am Ende auch herausfinden, warum der Saturnmond Enceladus aus seinen tiefen Ozeanwolken Wasser, Eis und sogar organisches Material ausstößt“, sagte Durisen genannt. „Vielleicht finden wir auf Enceladus sogar die Bausteine ​​des Lebens selbst.“