Quelle: ESA / Science & Exploration / Space Science / Webb, 25. März 2026

Durch Beobachtungen in sich ergänzenden Wellenlängen liefern Webb und Hubble den Wissenschaftlern ein umfassenderes und vielschichtigeres Verständnis der Atmosphäre des Gasriesen. Beide erfassen das von den gestreiften Wolken und dem Dunst des Saturn reflektierte Sonnenlicht, doch während Hubble subtile Farbunterschiede auf dem gesamten Planeten sichtbar macht, erfasst Webbs Infrarotbild Wolken und chemische Stoffe in vielen verschiedenen Tiefen der Atmosphäre – von den tiefen Wolken bis hin zur dünnen oberen Atmosphäre. Gemeinsam können Wissenschaftler die Atmosphäre des Saturn in verschiedenen Höhen effektiv „durchschneiden“, als würden sie die Schichten einer Zwiebel abziehen. Jedes Teleskop erzählt einen anderen Teil der Geschichte des Saturn, und die Beobachtungen zusammen helfen den Forschern zu verstehen, wie die Atmosphäre des Saturn als zusammenhängendes dreidimensionales System funktioniert.

Das hier gezeigte Hubble-Bild wurde im August 2024 im Rahmen eines mehr als zehn Jahre andauernden Beobachtungsprogramms namens OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) aufgenommen, während das Webb-Bild einige Monate später im Rahmen der „Director’s Discretionary Time“ entstanden ist.

Die neu veröffentlichten Bilder zeigen Merkmale der turbulenten Atmosphäre des Saturn. Auf dem Webb-Bild schlängelt sich ein langlebiger Jetstream, bekannt als „Ribbon Wave“, über die nördlichen mittleren Breiten, beeinflusst von ansonsten nicht nachweisbaren atmosphärischen Wellen. Direkt darunter stellt ein kleiner Fleck einen verbleibenden Rest des „Great Springtime Storm“ von 2011 bis 2012 dar. Auch mehrere andere Stürme, die die südliche Hemisphäre des Saturn übersäen, sind auf Webbs Bild zu sehen. All diese Merkmale werden von starken Winden und Wellen unterhalb der sichtbaren Wolkendecke geformt, was den Saturn zu einem natürlichen Labor für die Erforschung der Strömungsdynamik unter extremen Bedingungen macht.

Auf beiden Bildern sind auch einige der spitzen Kanten des ikonischen, sechseckigen Jetstreams am Nordpol des Saturn, der 1981 von den Voyager-Sonden entdeckt wurde, schwach zu erkennen. Es bleibt eines der faszinierendsten Wetterphänomene des Sonnensystems. Seine Beständigkeit über Jahrzehnte hinweg unterstreicht die Stabilität bestimmter großräumiger atmosphärischer Prozesse auf Riesenplaneten. Dies sind wahrscheinlich die letzten hochauflösenden Aufnahmen, die wir von dem berühmten Sechseck bis in die 2040er Jahre sehen werden, da der Nordpol in den Winter eintritt und für 15 Jahre in Dunkelheit versinken wird.

In Webbs Infrarotaufnahmen erscheinen die Pole des Saturn deutlich graugrün, was auf Licht hinweist, das bei Wellenlängen um 4,3 Mikrometer emittiert wird. Dieses charakteristische Merkmal könnte von einer Schicht hochgelegener Aerosole in der Saturnatmosphäre stammen, die das Licht in diesen Breitengraden anders streut. Eine weitere mögliche Erklärung ist die Polarlichtaktivität, da geladene Moleküle, die mit dem Magnetfeld des Planeten interagieren, in der Nähe der Pole leuchtende Emissionen erzeugen können. Hubble und Webb haben bereits die Polarlichter des Saturn erforscht, Einblicke in die spektakulären Polarlichter des Jupiter geliefert, die auch mit Hubble zu sehen waren, die 2011 von Hubble erhaschten Polarlichter des Uranus bestätigt und mit Webb erstmals die Polarlichter des Neptun entdeckt.

Auf Webbs Infrarotaufnahme erscheinen die Ringe extrem hell, da sie aus stark reflektierendem Wassereis bestehen. Auf beiden Aufnahmen sehen wir die sonnenbeschienene Seite der Ringe, auf der Hubble-Aufnahme etwas weniger deutlich, weshalb darunter Schatten auf dem Planeten zu sehen sind. Es gibt auch subtile Ringmerkmale wie Speichen und Strukturen im B-Ring (dem dicken zentralen Bereich der Ringe), die bei den beiden Observatorien unterschiedlich erscheinen. Der F-Ring, der äußerste Ring, sieht auf dem Webb-Bild dünn und scharf aus, während er auf dem Hubble-Bild nur leicht leuchtet.

Die Umlaufbahn des Saturn um die Sonne bestimmt in Verbindung mit der Position der Erde auf ihrer jährlichen Umlaufbahn unseren sich verändernden Blickwinkel auf die Oberfläche und die Ringe des Saturn. Diese Beobachtungen aus dem Jahr 2024, die im Abstand von 14 Wochen aufgenommen wurden, zeigen, wie sich der Planet vom nördlichen Sommer in Richtung der Tagundnachtgleiche 2025 bewegt. Während Saturn in den südlichen Frühling und später in den südlichen Sommer der 2030er Jahre übergeht, werden Hubble und Webb zunehmend bessere Einblicke in diese Hemisphäre erhalten.

Hubbles jahrzehntelange Beobachtungen des Saturn haben eine Aufzeichnung seiner sich entwickelnden Atmosphäre geschaffen. Programme wie OPAL mit ihrer jährlichen Überwachung haben es Wissenschaftlern ermöglicht, Stürme, Streifenmuster und saisonale Veränderungen im Laufe der Zeit zu verfolgen. Webb ergänzt diese fortlaufende Aufzeichnung nun um leistungsstarke Infrarot-Fähigkeiten und erweitert damit die Möglichkeiten der Forscher, die atmosphärische Struktur und die dynamischen Prozesse des Saturn zu messen.

Weitere Informationen
Webb ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All gebracht wurde. Im Rahmen einer internationalen Kooperationsvereinbarung stellte die ESA den Startdienst für das Teleskop unter Einsatz der Trägerrakete Ariane 5 bereit. In Zusammenarbeit mit ihren Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung der Anpassungen der Ariane 5 für die Webb-Mission sowie für die Beschaffung des Startdienstes durch Arianespace verantwortlich. Die ESA stellte außerdem den Hauptspektrografen NIRSpec sowie 50 % des Mittelinfrarot-Instruments MIRI bereit, das von einem Konsortium staatlich finanzierter europäischer Institute (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit dem JPL und der University of Arizona entwickelt und gebaut wurde. Webb ist eine internationale Partnerschaft zwischen der NASA, der ESA und der Canadian Space Agency (CSA).

Das Hubble-Weltraumteleskop ist seit über drei Jahrzehnten in Betrieb und liefert weiterhin bahnbrechende Entdeckungen, die unser grundlegendes Verständnis des Universums prägen. Hubble ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der ESA und der NASA.

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• Planet Saturn

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Quelle: NASA / Erin Morton, 10. März 2026

In Zusammenarbeit mit Teams aus Regierung, Industrie und Wissenschaft baut APL für die NASA eine atomgetriebene Drohne in der Größe eines Autos. Der Start von Dragonfly ist frühestens für 2028 geplant. Die Drohne wird eine sechsjährige Reise zum Saturnmond Titan unternehmen, wo sie verschiedene Orte erkunden wird, um die Chemie, Geologie und Atmosphäre des terrestrischen Mondes zu untersuchen und letztendlich unser Verständnis der chemischen Ursprünge des Lebens zu erweitern.

Zu den Hauptaktivitäten in den ersten Wochen dieser Projektphase gehörten Leistungs- und Funktionstests an zwei kritischen Komponenten: dem integrierten Elektronikmodul (IEM) und den Stromversorgungseinheiten (PSUs). Das IEM ist sozusagen das „Gehirn“ von Dragonfly und enthält die zentrale Avionik des Raumfahrzeugs (wie Befehls- und Datenverarbeitung, Steuerung und Navigation sowie Kommunikation) in einem einzigen platzsparenden und energieeffizienten Gehäuse. Das IEM und beide PSUs wurden an das Verkabelungssystem von Dragonfly angeschlossen und haben ihre ersten Stromversorgungsprüfungen bestanden. „Dieser Meilenstein markiert im Wesentlichen die Geburt unseres Flugsystems“, sagte Elizabeth Turtle, Dragonfly-Projektleiterin bei APL. „Der Bau eines einzigartigen Fahrzeugs, das über eine andere Ozeanwelt in unserem Sonnensystem fliegen soll, bringt uns an die Grenzen des Möglichen, aber genau deshalb ist diese Phase so spannend. Das Team leistet hervorragende Arbeit, und jede Komponente, die wir installieren, und jeder Test, den wir durchführen, bringt uns dem Start von Dragonfly zum Titan einen Schritt näher.“

Bis hierher war viel Arbeit nötig. Die Aeroshell- und Cruise-Stage-Baugruppen werden derzeit bei Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado, integriert und getestet. Das Team hat eine Reihe gründlicher aerodynamischer Tests in den Windkanälen des Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, durchgeführt. In der Titan-Kammer am APL werden weiterhin Tests mit der Schaumbeschichtung durchgeführt, die das Drehflügelflugzeug vor den eisigen Temperaturen auf dem Titan schützen soll. Die wissenschaftliche Nutzlast wird an verschiedenen Standorten im In- und Ausland zusammengestellt. Das Flugfunkgerät wurde bereits geliefert, weitere Flugsysteme sollen innerhalb der nächsten sechs Monate geliefert und getestet werden. Die Integration und Erprobung von Dragonfly wird bei APL bis Ende dieses Jahres und bis Anfang 2027 fortgesetzt, wenn bei Lockheed Martin Tests auf Systemebene geplant sind. Ende nächsten Jahres kehrt der Lander zu APL zurück, um dort letzte Tests unter Weltraumbedingungen zu durchlaufen, bevor er im Frühjahr 2028 zum Kennedy Space Center der NASA in Florida gebracht wird, um im Sommer desselben Jahres an Bord einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete gestartet zu werden.

„Der Beginn der Integration und der Tests ist ein wichtiger Meilenstein für das Dragonfly-Team“, sagte Annette Dolbow, Leiterin der Dragonfly-Integration und -Tests bei APL. „Wir haben Jahre damit verbracht, dieses erstaunliche Drehflügelflugzeug am Computer und im Labor zu entwerfen und zu verfeinern, und jetzt können wir all diese Elemente zusammenführen und Dragonfly in ein echtes Flugsystem verwandeln.“

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• Dragonfly

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Quelle: ESA/AboutUs/CorporateNews, 27. November 2025

Minister und hochrangige Vertreter aus den 23 Mitgliedstaaten, assoziierten Mitgliedern und kooperierenden Staaten bekräftigten ihre Unterstützung für wichtige Wissenschafts-, Forschungs- und Technologieprogramme sowie für eine erhebliche Aufstockung des Budgets für Weltraumanwendungen – Erdbeobachtung, Navigation und Telekommunikation. Diese drei Elemente sind auch von grundlegender Bedeutung für die Initiative „European Resilience from Space“, eine gemeinsame Antwort auf kritische Weltraumanforderungen in den Bereichen Sicherheit und Resilienz.
„Dies ist ein großer Erfolg für Europa und ein wirklich wichtiger Moment für unsere Autonomie und Führungsrolle in Wissenschaft und Innovation. Ich bin dankbar für die harte Arbeit und die sorgfältigen Überlegungen, die in die Bereitstellung der neuen Beiträge der Mitgliedstaaten geflossen sind, die gegenüber dem Ministerrat der ESA 2022 eine Steigerung von 32 % bzw. inflationsbereinigt von 17 % bedeuten“, sagte ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher.
„Angesichts einer schwierigen geopolitischen Lage vertrauen alle Staaten, die zum ESA-Haushalt beitragen, und auch die Europäische Kommission darauf, dass die ESA weiterhin Programme durchführt, die die Führungsrolle Europas im Weltraum stärken und dazu beitragen, unsere Fähigkeiten auf der Erde, im Orbit und im Weltraum zu erweitern. Auch wenn wir in diesem Jahr 50 Jahre voller Erfolge gefeiert haben, steht die Arbeit erst am Anfang.“
Der diesjährige Ministerrat war die erste Etappe der Umsetzung der Strategie 2040 der ESA, mit der die Weichen für die europäischen Weltraumambitionen gestellt und die Ziele definiert wurden, die erreicht werden müssen, um die langfristigen Ziele für die Aktivitäten Europas im Weltraum und bei Anwendungen auf der Erde zu erreichen.

Europa befähigen, eine Führungsrolle in der Weltraumwissenschaft zu übernehmen

Passenderweise hat sich die ESA in ihrem 50. Jubiläumsjahr erneut der Wissenschaft verschrieben. Die Mitgliedstaaten haben eine historische Steigerung von 3,5 % pro Jahr über die Inflationsrate hinaus zugesichert, die einige der fantasievollsten Missionen unserer Geschichte ermöglichen und die wissenschaftliche Führungsrolle Europas stärken wird. Der erste Schritt wird darin bestehen, die im Langzeitplan „Cosmic Vision“ beschriebenen Missionen durchzuführen – darunter LISA und NewAthena. Der nächste große Sprung für die Wissenschaft wird jedoch durch die technologische Entwicklung für Missionen im Rahmen des Plans „Voyage 2050“ ermöglicht, insbesondere durch den ehrgeizigen Plan, mit der Großmission „L4“ zum Saturn und seinem Mond Enceladus nach Leben auf Enceladus zu suchen. Diese Mission erfordert eine sofortige technologische Entwicklung, um den Südpol von Enceladus unter idealen Lichtverhältnissen zu erreichen.

Stärkung der Sicherheit und Widerstandsfähigkeit Europas

Die Initiative „European Resilience from Space“ wurde ins Leben gerufen, um die Dual-Use-Kapazitäten Europas zu unterstützen. Die ersten Mittel fließen in ein System, das Zugang zu Satellitenbildern mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung ermöglicht – durch die Bündelung und gemeinsame Nutzung von Ressourcen und den Aufbau eines Netzwerks zur Schließung von Beobachtungslücken. Unterstützt wird dies durch neue Navigationsdienste aus der erdnahen Umlaufbahn und durch sichere Konnektivität. Das klare Mandat zur Nutzung von Weltraumanwendungen für nicht-aggressive Verteidigungszwecke bedeutet eine historische Veränderung für die ESA. Auf der CM25 wurde beschlossen, dass die Anmeldefrist bis zum nächsten Jahr offen bleibt, damit die teilnehmenden Staaten das neue Programm berücksichtigen können.

ESA-Technologie als Herzstück aller Missionen

Die Technologie zur Unterstützung dieses Programms und anderer innovativer Missionen der ESA wird mit Hilfe eines erheblich aufgestockten Budgets für technologische Wegbereiter, kritische Komponenten, Digitalisierung und neue Technologien entwickelt werden. Unabhängigkeit in der Technologie ist neben dem garantierten Zugang zum Weltraum der Schlüssel zur Verwirklichung der europäischen Ambitionen im Weltraum.

Eine Reihe wichtiger Aktivitäten in europäischen Weltraumbereichen wird gestärkt werden:

• Die europäischen Trägerraketen Ariane 6 und Vega-C werden weiterhin eine Vorreiterrolle bei der Erforschung des Weltraums einnehmen. Die ESA wird auch weiterhin die Entwicklung des europäischen Marktes für Trägerraketen sowie die Entwicklung neuer Transportmöglichkeiten in den Orbit unterstützen, darunter auch die European Launcher Challenge.
• Die europäischen Märkte für Weltraumhardware und Weltraumdaten werden durch die Fortsetzung erfolgreicher Kommerzialisierungsprogramme weiterentwickelt. Die ESA wird weiterhin private Investitionen fördern, Innovationen vorantreiben und KMU sowie neue Marktteilnehmer in der Raumfahrtindustrie stärken. Für kofinanzierte Projekte wurde ein Budget von 3,6 Mrd. EUR vereinbart, das voraussichtlich erhebliche private Finanzmittel anziehen wird.
• Die Führungsrolle Europas in der Erdbeobachtung wird mit der Vorbereitung der zweiten Generation von Copernicus-Satelliten (insbesondere den optischen Missionen Sentinel-2 Next Generation und Sentinel-3 Next Generation) aufrechterhalten. Im Rahmen von FutureEO wird die ESA Weltklasse-Missionen im Bereich der Geowissenschaften entwickeln und betreiben, zukünftige operative Copernicus- und meteorologische Missionen vorbereiten und die Nutzung von Daten für Earth Action unterstützen.

Ausbau der Erkundungskapazitäten

Die ESA-Mitgliedstaaten haben ihr Engagement für die Erforschung des Weltraums bekräftigt und solide Pläne zur Stärkung internationaler Partnerschaften vorgelegt. Die Rosalind-Franklin-Mission zur Landung eines Rovers auf dem Mars wird mit Blick auf einen Starttermin im Jahr 2028 finanziert, während die ESA Missionen zum Mond vorbereitet, von denen die wichtigste die Argonaut-Landefähre ist. Die ESA wird daran arbeiten, eine Reihe weiterer Technologien risikofrei zu machen, um die europäische Präsenz in der erdnahen Umlaufbahn und darüber hinaus in den kommenden Jahrzehnten zu unterstützen. In der Zwischenzeit haben die ESA und ihre Mitgliedstaaten vereinbart, kurzfristige Maßnahmen zu ergreifen, um den Zugang europäischer Astronauten zur Internationalen Raumstation bis zum geplanten Ende ihrer Nutzung im Jahr 2030 zu gewährleisten. Auf der CM25 wurde auch die Entwicklung des LEO-Frachtrückführungsdienstes bestätigt, einschließlich zweier Demonstrationsmissionen, die das Andocken an die ISS zum Ziel haben. Vor der CM28 ist eine Zwischenbesprechung auf Ministerebene geplant, um sich auf die zu erwartenden Veränderungen in der internationalen Zusammenarbeit einzustellen.

Verteidiger der Erde

Drei wichtige Missionen machen den Großteil der Finanzierung im Bereich der Weltraumsicherheit aus: Ramses, Rise und Vigil. Die Ramses-Mission, die unter hohem Zeitdruck aufgebaut werden soll, um den Asteroiden Apophis bei seiner Annäherung an die Erde im Jahr 2029 abzufangen, ist finanziert und wird dazu beitragen, sich auf zukünftige potenziell gefährliche Asteroiden vorzubereiten. Die Weltraumwettermission Vigil, die ursprünglich von CM22 befürwortet wurde, wird weiter umgesetzt, wobei die vorläufige Entwurfsprüfung des Raumfahrzeugs für Anfang nächsten Jahres vorgesehen ist. Um künftig Abfall im Weltraum zu reduzieren, wird die Erprobung von In-Orbit-Servicing durch Rise, eine Partnerschaft mit der Industrie, finanziert.
Das Raumfahrzeug SAGA – eine Demonstrationsmission für Quantenkommunikation – wird in die Bau- und Umsetzungsphase übergehen. Das Moonlight-Programm, das Kommunikations- und Navigationsdienste auf dem Mond vorsieht, wird weiterentwickelt.

Neue ESA-Aktivitäten in den Mitgliedstaaten

Die ESA hat Absichtserklärungen unterzeichnet, um neue Zentren in zwei Mitgliedstaaten vorzubereiten. Mit Polen wurde eine Absichtserklärung unterzeichnet, um die Möglichkeit der Einrichtung eines neuen Zentrums zu prüfen, das sich auf Sicherheit und Dual-Use-/Multi-Use-Anwendungen spezialisiert. Eine Absichtserklärung zwischen Norwegen und der ESA ermöglicht es beiden Seiten, die Einrichtung eines ESA-Arktis-Raumfahrtzentrums in Tromsø zu prüfen.
Während der Ministerkonferenz wurden zwei Resolutionen verabschiedet: die Resolution zur Förderung der Zukunft Europas durch die Raumfahrt und die Resolution zum Umfang der Ressourcen für die obligatorischen Aktivitäten der Agentur für den Zeitraum 2026-2030.

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• ESA Ministerratskonferenz 2025 in D

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Quelle: ESA/Science&Exploration/SpaceScience/Cassini-Huygens, 1. Oktober 2025

Im Jahr 2005 fand Cassini den ersten Beweis dafür, dass Enceladus unter seiner eisigen Oberfläche einen verborgenen Ozean hat. Aus Spalten nahe dem Südpol des Mondes schießen Wasserstrahlen hervor, die Eiskörner in den Weltraum schleudern. Einige dieser winzigen Eispartikel, die kleiner als Sandkörner sind, fallen zurück auf die Mondoberfläche, während andere entweichen und einen Ring um Saturn bilden, der der Umlaufbahn von Enceladus folgt.
Der Hauptautor Nozair Khawaja erklärt, was wir bereits wussten: „Cassini hat während seines Fluges durch den E-Ring des Saturn ständig Proben von Enceladus erfasst. Wir hatten bereits viele organische Moleküle in diesen Eiskörnern gefunden, darunter Vorläufer von Aminosäuren.

Die Eiskörner im Ring können Hunderte von Jahren alt sein. Im Laufe der Zeit sind sie möglicherweise „verwittert“ und durch intensive Weltraumstrahlung verändert worden. Die Wissenschaftler wollten frischere Körner untersuchen, die erst vor kurzem ausgestoßen wurden, um ein besseres Bild davon zu bekommen, was genau im Ozean von Enceladus vor sich geht.
Glücklicherweise lagen uns die Daten bereits vor. Im Jahr 2008 flog Cassini direkt durch den Eisspray. Nur wenige Minuten zuvor ausgestoßene, unberührte Körner trafen mit einer Geschwindigkeit von etwa 18 km/s auf das Instrument „Cosmic Dust Analyzer” (CDA) des Raumfahrzeugs. Dies waren nicht nur die frischesten Eiskörner, die Cassini jemals entdeckt hatte, sondern auch die schnellsten.

Die Geschwindigkeit war entscheidend. Nozair erklärt warum:
„Die Eiskörner enthalten nicht nur gefrorenes Wasser, sondern auch andere Moleküle, darunter organische Verbindungen. Bei geringerer Aufprallgeschwindigkeit zerbricht das Eis, und das Signal der Wassermolekülcluster kann das Signal bestimmter organischer Moleküle überdecken. Wenn die Eiskörner jedoch mit hoher Geschwindigkeit auf die CDA treffen, bilden die Wassermoleküle keine Cluster, und wir haben die Möglichkeit, diese zuvor verborgenen Signale zu erkennen.“
Es dauerte Jahre, um das Wissen aus früheren Vorbeiflügen aufzubauen und es dann zur Entschlüsselung dieser Daten anzuwenden. Aber jetzt hat Nozairs Team aufgedeckt, welche Art von Molekülen in den frischen Eiskörnern vorhanden waren.
Sie stellten fest, dass bestimmte organische Moleküle, die bereits im E-Ring gefunden worden waren, auch in den frischen Eiskörnern vorhanden waren. Dies bestätigt, dass sie im Ozean von Enceladus entstehen.
Sie fanden auch völlig neue Moleküle, die zuvor noch nie in Eiskörnern von Enceladus beobachtet worden waren. Für die Chemiker unter den Lesern: Zu den neu entdeckten Molekülfragmenten gehörten aliphatische, (hetero)zyklische Ester/Alkene, Ether/Ethyl und vorläufig auch stickstoff- und sauerstoffhaltige Verbindungen.
Auf der Erde sind dieselben Moleküle an den Ketten chemischer Reaktionen beteiligt, die letztendlich zu den komplexeren Molekülen führen, die für das Leben unerlässlich sind.

„Es gibt viele mögliche Wege von den organischen Molekülen, die wir in den Cassini-Daten gefunden haben, zu potenziell biologisch relevanten Verbindungen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Mond bewohnbar ist“, sagt Nozair.
„Die Daten, die wir derzeit untersuchen, enthalten noch viel mehr, daher freuen wir uns darauf, in naher Zukunft mehr herauszufinden.“
Mitautor Frank Postberg fügt hinzu: „Diese Moleküle, die wir in dem frisch ausgestoßenen Material gefunden haben, beweisen, dass die komplexen organischen Moleküle, die Cassini im E-Ring des Saturn entdeckt hat, nicht nur ein Produkt langer Sonneneinstrahlung sind, sondern auch im Ozean von Enceladus vorkommen.“
Nicolas Altobelli, ESA-Projektwissenschaftler für Cassini, fügt hinzu: „Es ist fantastisch zu sehen, dass fast zwei Jahrzehnte nach ihrer Erfassung neue Entdeckungen aus den Cassini-Daten hervorgehen. Das zeigt wirklich die langfristige Wirkung unserer Weltraummissionen. Ich freue mich darauf, die Daten von Cassini mit denen anderer ESA-Missionen zu den Eismonden von Saturn und Jupiter zu vergleichen.“

Rückkehr zu Enceladus
Die Entdeckungen von Cassini sind wertvoll für die Planung einer zukünftigen ESA-Mission, die sich speziell mit Enceladus befassen wird. Die Studien für diese ehrgeizige Mission haben bereits begonnen. Geplant ist, durch die Fontänen zu fliegen und sogar auf dem südpolaren Gelände des Mondes zu landen, um Proben zu sammeln.
Ein Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren befasst sich bereits mit der Auswahl moderner wissenschaftlicher Instrumente, die das Raumschiff mitführen soll. Die neuesten Ergebnisse, die mit Hilfe von CDA erzielt wurden, werden bei dieser Entscheidung helfen.

Enceladus erfüllt alle Voraussetzungen für eine bewohnbare Umgebung, die Leben ermöglichen könnte: das Vorhandensein von flüssigem Wasser, eine Energiequelle, eine bestimmte Zusammensetzung chemischer Elemente und komplexe organische Moleküle. Eine Mission, die direkt von der Mondoberfläche aus Messungen vornimmt und nach Anzeichen von Leben sucht, würde Europa einen Spitzenplatz in der Erforschung des Sonnensystems verschaffen.
„Selbst wenn man kein Leben auf Enceladus finden würde, wäre das eine enorme Entdeckung, denn es würde ernsthafte Fragen aufwerfen, warum in einer solchen Umgebung kein Leben vorhanden ist, obwohl die richtigen Bedingungen dafür gegeben sind“, sagt Nozair.

„Detection of Organic Compounds in Freshly Ejected Ice Grains from Enceladus’s Ocean” von N. Khawaja et al. wurde in Nature Astronomy veröffentlicht. DOI: 10.1038/s41550-025-02655-y
Der Hauptautor Nozair Khawaja führte die Forschung an der Freien Universität Berlin und der Universität Stuttgart, beide in Deutschland, durch. Frank Postberg ist ebenfalls an der Freien Universität Berlin tätig.
Cassini-Huygens war ein Kooperationsprojekt der NASA, der ESA und der italienischen Weltraumagentur. Es bestand aus zwei Elementen: dem Cassini-Orbiter und der Huygens-Sonde.
Der Cosmic Dust Analyzer (CDA) von Cassini wurde von der Universität Stuttgart in Deutschland geleitet.

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• Saturnmond Enceladus

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7. Januar 2025 – Im Jahr 1655 entdeckt der niederländische Astronom Christiaan Huygens mit seinem selbstgebauten Teleskop einen Lichtpunkt, der den Planeten Saturn in 16 Tagen einmal umrundet. Er wird später Titan getauft. Es dauerte mehrere Jahrhunderte, bis klar wurde, was der zweitgrößte Mond des Sonnensystems verbirgt: Erst Raumsonden lieferten Details seiner umwölkten Atmosphäre und sogar erste Fotos seiner rätselhaften Oberfläche. Gerade bereitet die NASA eine neue Forschungsreise zu ihm vor.

Karl erzählt in dieser Folge, warum der Titan so besonders ist. Zwar ist es auf ihm mit durchschnittlich -179 °C bestialisch kalt. Doch gleichzeitig gluckern auf ihm Flüsse aus flüssigem Methan, Ethan und Stickstoff. Sie graben tiefe Täler und speisen gigantische Seen. Aus der Atmosphäre, die deutlich dichter und massiver als die Erdatmosphäre ist, rieseln währenddessen organische Moleküle. Es scheinen die wichtigsten Zutaten beisammen zu sein, um auf Titan eine Form von Leben entstehen zu lassen.

Nach der Marssonde Ingeniuity ist Dragonfly erst der zweite Versuch der NASA, in einer außerirdischen Atmosphäre mit einem Helikopter zu fliegen. Doch anders als die dünne Luft auf dem Mars ist der Titan bestens dafür geeignet: Die Anziehungskraft ist gering, während die Luft auf dem Saturnmond dichter als die der Erde ist und dadurch starken Auftrieb verleiht. Die Forschungssonde kann deshalb eine Radionuklidbatterie und sogar ein Massenspektrometer transportieren, um in einer mehrjährigen Mission dem möglichen fremden Leben auf die Schliche zu kommen.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist ein Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast
• Saturnmond Titan

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Quelle: NASA, JPL, ISRO, 4. November 2024.

Pasadena, 4, November 2024 – Ein wenig Hintergrund zur Mission

Voyager ist eine NASA-Mission, die aus zwei verschiedenen Raumsonden besteht, Voyager 1 und 2, die am 5. September 1977 bzw. am 20. August 1977 ins All starteten. In den Jahrzehnten nach dem Start unternahmen die beiden Sonden eine große Tour durch unser Sonnensystem und untersuchten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – einer der ersten Versuche der NASA, die Geheimnisse des Universums zu erforschen. Diese beiden Sonden wurden später die ersten Raumfahrzeuge, die im interstellaren Raum operierten – dem Raum außerhalb der Heliosphäre, der Blase aus Sonnenwind und Magnetfeldern, die von der Sonne ausgeht. Voyager 1 war die erste, die 2012 in den interstellaren Raum eindrang, gefolgt von Voyager 2 im Jahr 2018.

Heute fliegt Voyager nicht nur weiter, weil sie es kann, sondern auch, weil sie noch immer an der Erforschung des interstellaren Raums, der Heliosphäre und der Wechselwirkung zwischen beiden arbeiten kann. „Wir würden die Voyager- Mission nicht weiterführen, wenn sie keine wissenschaftlichen Daten liefern würde“, sagt Suzanne Dodd, die derzeitige Projektleiterin der Mission und Direktorin des Interplanetarischen Netzwerks am Jet Propulsion Laboratory der NASA.

Doch nach Milliarden von Kilometern und Jahrzehnten bahnbrechender wissenschaftlicher Erforschung war diese wegweisende interstellare Reise nicht ohne Prüfungen. Was ist also das Erfolgsgeheimnis der Voyager?

Kurz gesagt: Vorbereitung und Kreativität.

Wir haben sie so konzipiert, dass sie nicht versagen

Laut John Casani, Voyager-Projektleiter von 1975 bis zum Start 1977, „haben wir sie nicht für eine Lebensdauer von 30 oder 40 Jahren entwickelt, sondern um nicht zu versagen“.

Ein wichtiger Faktor für die Langlebigkeit der Mission ist die Redundanz. Die Komponenten von Voyager wurden nicht nur mit Sorgfalt entwickelt, sondern auch in zweifacher Ausführung gebaut.

Laut Dodd wurde bei der Konstruktion von Voyager „fast alles redundant ausgelegt. Zwei Raumfahrzeuge zu haben – das ist Redundanz“.

„Wir haben sie nicht entworfen, um 30 oder 40 Jahre zu überleben, sondern um nicht zu versagen“.

John Casani Voyager-Projektleiter, 1975-1977

Eine hochmoderne Energiequelle

Die beiden Voyager-Raumsonden verdanken ihre Langlebigkeit auch ihrer zuverlässigen Energiequelle.

Jede Sonde ist mit drei thermoelektrischen Radioisotopen-Generatoren ausgestattet. Diese nuklearen „Batterien“ wurden ursprünglich vom US-Energieministerium im Rahmen des Programms „Atoms for Peace“ (Atome für den Frieden) entwickelt, das von Präsident Eisenhower im Jahr 1955 erlassen wurde. Im Vergleich zu anderen damaligen Energieoptionen – wie der Solarenergie, die nicht die Kapazität hatte, um über den Mars hinaus zu funktionieren – haben diese Generatoren es der Voyager ermöglicht, viel weiter ins All vorzudringen.

Die Stromgeneratoren der Voyager bringen die Mission weiter als je zuvor, aber sie erzeugen auch jedes Jahr weniger Strom, so dass die Instrumente mit der Zeit abgeschaltet werden müssen, um Energie zu sparen.

Kreative Lösungen

Als eine Mission, die an den äußersten Rändern der Heliosphäre und darüber hinaus operiert hat, musste Voyager eine ganze Reihe von Herausforderungen bewältigen. Da die Sonde nun im interstellaren Raum mit Software und Hardware aus den 1970er Jahren arbeitet, erfordern die Probleme der Voyager kreative Lösungen.

Ehemaliges Missionspersonal, das in den ersten Tagen an Voyager gearbeitet hat, ist sogar aus dem Ruhestand zurückgekehrt, um mit dem neuen Missionspersonal zusammenzuarbeiten und nicht nur große Probleme zu lösen, sondern auch wichtiges Missions-Know-how an die nächste Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren weiterzugeben.

„Aus meiner Sicht als Projektleiter ist es wirklich sehr aufregend zu sehen, wie sich junge Ingenieure für die Arbeit an Voyager begeistern. Sie nehmen die Herausforderungen einer alten Mission an und arbeiten Seite an Seite mit einigen der Experten, den Leuten, die das Raumschiff gebaut haben“, sagte Dodd. „Sie wollen voneinander lernen.“

Gerade in den letzten Jahren hat das Voyager-Projekt die Kreativität des Missionsteams mit einer Reihe von komplexen Problemen auf die Probe gestellt. Kürzlich verstopfte eine Treibstoffleitung in den Triebwerken von Voyager 1, die die Ausrichtung und Richtung des Raumschiffs steuern. Die Triebwerke ermöglichen es der Sonde, ihre Antennen auszurichten, und sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Kommunikation mit der Erde. Durch sorgfältige Koordination gelang es dem Missionsteam, das Raumfahrzeug per Fernsteuerung auf einen anderen Satz von Triebwerken umzuschalten.

Diese Art von Reparaturen sind besonders schwierig, da ein Funksignal etwa 22 ½ Stunden braucht, um Voyager 1 von der Erde aus zu erreichen, und weitere 22 ½ Stunden, um zurückzukehren. Signale von und zu Voyager 2 benötigen jeweils etwa 19 Stunden.

Die interstellare Zukunft der Voyager-Sonden

Dieser kurze Blick hinter den Vorhang beleuchtet die Geschichte der Voyager und ihre Erfolgsgeheimnisse.

Die Voyager-Sonden könnten noch bis in die späten 2020er Jahre in Betrieb sein. Im Laufe der Zeit wird die Fortsetzung des Betriebs immer schwieriger, da die Leistung der Mission jedes Jahr um 4 Watt abnimmt und die beiden Raumsonden mit abnehmender Leistung abkühlen werden. Außerdem könnten unerwartete Anomalien mit zunehmendem Alter die Funktionalität und Langlebigkeit der Mission beeinträchtigen.

Mit dem Fortschreiten der Mission baut das Voyager-Team sein Vermächtnis kreativer Problemlösung und Zusammenarbeit weiter aus, während die beiden interstellaren Reisenden unser Verständnis des riesigen und geheimnisvollen Kosmos, in dem wir leben, weiter vertiefen.

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Voyager / Pioneer 10 + 11

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Quelle: Universität Innsbruck 19. Juli 2024.

19. Juli 2024 – Die Forschungsgruppe von Thomas Lörting am Institut für Physikalische Chemie der Universität Innsbruck beschäftigt sich mit den vielfältigen und besonderen Eigenschaften von Eis und Wasser. So haben die Wissenschaftler:innen im Labor neue Eisformen entdeckt und konnten in der Vergangenheit zeigen, dass Wasser aus zwei unterschiedlichen Flüssigkeiten besteht. Die Arbeitsgruppe ist in der Lage, im Labor auch Eisformen herzustellen, die nicht natürlich auf der Erde vorkommen, in den Weiten des Weltalls aber sehr wohl. „Für die Herstellung dieser Eisformen benötigt es sehr tiefe Temperaturen und/oder einen sehr hohen Druck“, erklärt die Chemikerin Christina M. Tonauer aus dem Team von Thomas Lörting. Die Erkenntnisse zu den Eisformen finden in verschiedenen Bereichen Anwendung. Für die Weltraumforschung sind sie wichtig, weil so die Bedingungen ergründet werden können, unter denen dort Eis entsteht, und wo es zu finden ist.

Zwanzig verschiedene Eisformen sind bisher bekannt. Und während auf der Erdoberfläche nur sogenanntes hexagonales Eis beobachtet wird, vermutet die Wissenschaft im Inneren der Eisgiganten Uranus und Neptun oder auf den von kilometerdicken Eisschichten überzogen Eismonden von Jupiter und Saturn eine Vielzahl unterschiedlicher Eisstrukturen. Zum ersten Mal liefern die Innsbrucker Chemiker:innen nun Spektren dieser Eisformen im Nahinfrarotbereich, einem Frequenzbereich, in dem auch das neue James-Webb-Weltraumteleskop misst. Die im Weltall gemessenen Daten können mit den im Labor in Innsbruck ermittelten Spektren verglichen werden und so Aussagen über Art und Struktur des Eises im All gewonnen werden.

Neue Messmethode entwickelt
Gelungen ist Christina M. Tonauer die Erstellung der Nahinfrarotspektren in Kooperation mit der Forschungsgruppe um Christian Huck am Institut für Analytische Chemie und Radiochemie der Universität Innsbruck, einem Spezialisten der Nahinfrarot-Spektroskopie. „Die große Schwierigkeit war, das Eis für die Dauer der Messung auf minus 196 Grad Celsius zu halten, damit es sich nicht umformt“, erzählt Christina M. Tonauer. „Wir mussten eine Methode entwickeln, um die Proben unter Zuhilfenahme von flüssigem Stickstoff in einem für Raumtemperaturen konzipierten Spektrometer messen zu können.“

Die Wissenschaftler:innen waren erfolgreich und fanden in den Spektren im Wellenlängenbereich von 1 bis 2,5 Mikrometer zahlreiche charakteristische Merkmale, anhand derer etwa die Dichte und Porosität des Eises bestimmt werden können. „In diesem Wellenlängenbereich misst auch einer der Spektrografen am James-Webb-Weltraumteleskop“, erklärt Thomas Lörting. „Unsere Labordaten können als Referenzwerte für die Interpretation von Messungen im All herangezogen werden. So lernen wir vielleicht bald mehr über das Eis und Wasser im All.“

Die Forschung fand im Rahmen der Forschungsplattform Material- und Nanowissenschaften an der Universität Innsbruck statt, die Anfang des Jahres zum Forschungsschwerpunkt Funktionelle Materialwissenschaften (FunMAT) aufgewertet wurde.

Originalpublikation:
Near-infrared Spectroscopy for Remote Sensing of Porosity, Density and Cubicity of Crystalline and Amorphous H₂O Ices in Astrophysical Environment. Christina Tonauer et al. The Astrophysical Journal 2024
DOI: doi.org/10.3847/1538-4357/ad4f82
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad4f82
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad4f82/pdf

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• Leben im Universum

Der Beitrag Universität Innsbruck: Dem Wasser im Weltall auf der Spur erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Im Jahr 1610 beobachtete Galileo Galilei als erster Mensch die Ringe des Saturn durch ein Teleskop. Er wusste zwar nicht genau, was das für seitliche Ausbuchtungen am runden Planeten sind und notiert sich diese „Ohren“ in seinem Notizbuch. Später erkannten Astronomen die Gestalt der Ringe, aber erst in den 1970er und 1980er Jahren haben Raumsonden vom Ringplaneten atemberaubende Fotos zurück geschickt.

Vor ziemlich genau fünf Jahren ging die letzte Saturnmission erfolgreich zu Ende: Cassini-Huygens versank am 17. September 2017 in der dichten Atmosphäre des Saturn. Der Orbiter Cassini umkreiste mehrere Jahre lang den Planeten und seine Monde und die Landeeinheit Huygens setzte sogar auf dem Saturnmond Titan auf.

Eine Unmenge an Daten hat Cassini zur Erde zurück geschickt. Bis heute läuft die Auswertung und ist für viele Überraschungen gut. In dieser Folge vom AstroGeo-Podcast erzählt Yvonne Maier, wie Forschende nun anhand der Cassini-Daten ausgerechnet haben, wie es dazu gekommen ist, dass die Rotationsachse des Saturns knapp 30 Grad geneigt ist und warum er so ein beeindruckendes Ringsystem hat – und was ein verschwundener Mond damit zu tun haben könnte.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle zwei Wochen eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast von Die Weltraumreporter, einem Magazin der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement die Weltraumreporter für 3,49 Euro pro Monat oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast
• Planet Saturn

Der Beitrag AstroGeo Podcast: Saturnringe und ein verlorener Mond erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern 5. Juli 2022.

5. Juli 2022 – Die Entdeckung gelang dank der Analyse von Daten, die während der Rosetta-Mission der ESA vom Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury, gesammelt wurden. Solche organischen Stoffe, die durch Kometeneinschläge auch auf die frühe Erde gelangten, könnten dazu beigetragen haben, das kohlenstoffbasierte Leben, wie wir es kennen, in Gang zu setzen.

Kometen sind Fossilien aus der Urzeit und den Tiefen unseres Sonnensystems und sind Überbleibsel der Entstehung von Sonne, Planeten und Monde. Einem Team unter der Leitung der Chemikerin Dr. Nora Hänni vom Physikalischen Institut der Universität Bern, Abteilung Weltraumforschung und Planetologie, ist es nun gelungen, erstmals eine ganze Reihe komplexer organischer Moleküle bei einem Kometen zu identifizieren. Dies berichten die Forschenden in einer Studie, die Ende Juni in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.

Genauere Analyse dank Berner Massenspektrometer
Mitte der 1980er Jahre schickten die grossen Raumfahrtagenturen eine Flotte von Raumfahrzeugen aus, um am Halleyschen Kometen vorbeizufliegen. An Bord befanden sich mehrere Massenspektrometer, die die chemische Zusammensetzung sowohl der Kometenkoma – der dünnen Atmosphäre, die durch die Sublimation von Kometeneis in der Nähe der Sonne entsteht –, als auch von Staubpartikeln untersuchten. Die von diesen Instrumenten gesammelten Daten verfügten jedoch nicht über die erforderliche Auflösung, um eine eindeutige Bestimmung der Zusammensetzung des Kometen zu ermöglichen. Mehr als 30 Jahre später hat das hochauflösende Massenspektrometer ROSINA, ein Instrument unter der Leitung der Universität Bern an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta, zwischen 2014 und 2016 Daten über den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, auch bekannt als Chury, gesammelt. Diese Daten gestatten den Forschenden nun zum ersten Mal, Licht in den komplexen organischen Haushalt von Chury bringen.

Das Geheimnis lag im Staub verborgen
Als Chury sein Perihel erreichte, den sonnennächsten Punkt, wurde er sehr aktiv. Das sublimierende Kometeneis erzeugte einen «Ausfluss», der Staubpartikel mit sich zog. Die abgestoßenen Partikel wurden durch die Sonneneinstrahlung auf Temperaturen aufgeheizt, die über denen liegen, die typischerweise auf der Kometenoberfläche herrschen. Dadurch gelangten größere und schwerere Moleküle in die Gasphase und konnten vom hochauflösenden Massenspektrometer ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer) gemessen werden.

Die Astrophysikerin Prof. em. Dr. Kathrin Altwegg, Hauptverantwortliche für das ROSINA-Instrument und Mitautorin der neuen Studie, sagt: «Aufgrund der extrem staubigen Bedingungen musste sich die Raumsonde auf eine sichere Distanz von etwas mehr als 200 km über der Kometenoberfläche zurückziehen, damit die Instrumente unter stabilen Bedingungen arbeiten konnten.» So war es möglich, Teilchen aufzuspüren, die aus mehr als einer Handvoll Atome bestehen und die zuvor im Kometenstaub verborgen geblieben waren.

Die Interpretation der komplexen ROSINA-Daten ist eine Herausforderung. Dem Berner Forschungsteam ist es jedoch gelungen, eine Reihe komplexer organischer Moleküle zu identifizieren, die bisher noch nie in einem Kometen nachgewiesen wurden. «Wir haben zum Beispiel Naphthalin gefunden, das für den charakteristischen Geruch von Mottenkugeln verantwortlich ist. Auch fanden wir Benzoesäure, ein natürlicher Bestandteil von Weihrauch. Und wir identifizierten Benzaldehyd, das weithin verwendet wird, um Lebensmitteln ein Mandelaroma zu verleihen und viele weitere Moleküle», erklärt die Chemikerin des ROSINA-Teams Nora Hänni. Diese komplexen organischen Stoffe würden den Geruch von Chury offenbar noch vielfältiger als bisher angenommen machen, aber auch angenehmer, so Hänni.

Abgesehen von wohlriechenden Molekülen wurden im organischen Haushalt von Chury auch viele mit sogenannter präbiotischer Funktionalität identifiziert (zum Beispiel Formamid). Solche Verbindungen sind wichtige Zwischenstufen bei der Synthese von Biomolekülen (zum Beispiel Zucker oder Aminosäuren). «Es scheint deshalb wahrscheinlich, dass einschlagende Kometen – als wesentliche Lieferanten von organischem Material – auch zur Entstehung von kohlenstoffbasiertem Leben auf der Erde beigetragen haben», erklärt Hänni.

Ähnliche organische Stoffe in Saturn und Meteoriten
Neben der Identifizierung einzelner Moleküle führten die Forschenden auch eine detaillierte Charakterisierung des gesamten Ensembles komplexer organischer Moleküle im Kometen Chury durch, um ihn in den größeren Kontext des Sonnensystems einordnen zu können. Parameter wie die durchschnittliche Summenformel dieses organischen Materials oder die durchschnittliche Bindungsgeometrie der darin enthaltenen Kohlenstoffatome sind für diverse wissenschaftliche Bereiche von Bedeutung, von der Astronomie bis zur Sonnensystemforschung.

«Es hat sich herausgestellt, dass der komplexe organische Haushalt von Chury im Durchschnitt identisch ist mit dem löslichen Teil der organischen Materie von Meteoriten», erklärt Hänni und ergänzt: «Starke Ähnlichkeiten gibt es – abgesehen von der relativen Menge der Wasserstoffatome – auch zum organischen Material, das auf Saturn von seinem innersten Ring herabregnet, wie es mit dem INMS-Massenspektrometer an Bord der NASA-Raumsonde Cassini nachgewiesen wurde», erklärt Hänni.

«Wir finden nicht nur Ähnlichkeiten zu den organischen Reservoirs im Sonnensystem, sondern viele der organischen Moleküle von Chury sind auch in Molekülwolken, den Geburtsstätten neuer Sterne, vorhanden», so Prof. Dr. Susanne Wampfler, Astrophysikerin am Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern und Mitautorin der Publikation. «Unsere Ergebnisse sind konsistent mit dem Szenario eines gemeinsamen präsolaren Ursprungs der verschiedenen organischen Reservoirs des Sonnensystems und bestätigen, dass Kometen tatsächlich Material aus der Zeit lange vor der Entstehung unseres Sonnensystems enthalten,» so Wampfler abschließend.

Publikation
N. Hänni, K. Altwegg, M. Combi, S. A. Fuselier, J. De Keyser, M. Rubin, and S. F. Wampfler: Identification and characterization of a new ensemble of cometary organic molecules, Nature Communications,13, 3639 (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-31346-9.
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31346-9

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• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

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Quelle: Universität Bayreuth.

Forscher*innen der Universität Bayreuth haben jetzt die Antwort gefunden: Sowohl Ortho- als auch Parawasserstoff werden unter hohen Drücken instabil und hören auf, als unterscheidbare Zustände zu existieren. Die in „Nature Communication“ vorgestellten Forschungsergebnisse erweitern das physikalische Verständnis grundlegender quantenmechanischer Prozesse.

Die beiden Zustände des molekularen Wasserstoffs, Ortho- und Parawasserstoff, werden in der Forschung als Spin-Isomere bezeichnet. Sie haben die gleiche chemische Struktur, unterscheiden sich aber durch die Weise, wie sich die Kerne der in einem H₂-Molekül verbundenen „Zwillings-Atome“ hinsichtlich ihrer Drehimpulse zueinander verhalten. Daraus ergeben sich verschiedene physikalische Eigenschaften der Spin-Isomere, beispielsweise Unterschiede hinsichtlich der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit. Die Frage, ob die Spin-Isomere auch unter sehr hohen Drücken koexistieren, ist für die Planetenforschung und auch für die Grundlagen der Quantenmechanik von großem Interesse. Gasriesen wie der Jupiter enthalten große Mengen gasförmigen Wasserstoffs. In diesen Planeten sind die H₂-Moleküle einem Kompressionsdruck ausgesetzt, der viele hundert Mal höher ist als in der Erdatmosphäre.

„Würden die beiden Spin-Isomere in Gasriesen koexistieren und sich ungefähr gleichmäßig verteilen, ließen sich daraus wichtige Rückschlüsse auf die Magnetfelder dieser Planeten und deren Stabilität ableiten. Doch in unserer Studie ist uns jetzt erstmals der Nachweis gelungen, dass Ortho- und Parawasserstoff durch derart hohe Kompressionsdrücke destabilisiert werden. Ihre jeweils charakteristischen Eigenschaften gehen bei rund 70 Gigapascal verloren. Dieser Nachweis kann unser Verständnis quantenmechanischer Prozesse erheblich erweitern“, sagt der Erstautor und Physiker Dr. Thomas Meier von der Universität Bayreuth.

Bei der jetzt in „Nature Communications“ veröffentlichten Studie haben zwei Forschungseinrichtungen der Universität Bayreuth miteinander kooperiert: das Labor für Kristallographie und das Bayerische Geoinstitut (BGI). Entscheidend für den Erfolg war ein Verfahren, das die geo- und materialwissenschaftliche Hochdruckforschung mit der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) kombiniert. Für die Entwicklung dieses Verfahrens, die Hochdruck-Kernresonanzspektroskopie, wurde das BGI im Jahr 2018 als Gewinner des bundesweiten Wettbewerbs „Ausgezeichnete Orte im Land der Ideen“ geehrt.

Veröffentlichung:
T. Meier, D. Laniel, M. Pena-Alvarez, F. Trybel, S. Khandarkhaeva, A. Krupp, J. Jacobs, N. Dubrovinskaia, L. Dubrovinsky: Nuclear spin coupling crossover in dense molecular hydrogen. Nature Communications (2020), 11, 1-7.

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• Planet Jupiter

Der Beitrag Hohe Drücke lassen Wasserstoff-Varianten kollabieren erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

Nach einer Flugdauer von fast sieben Jahren und einer bis dahin zurückgelegten Distanz von mehr als drei Milliarden Kilometern trat die Raumsonde Cassini am 1. Juli 2004 in eine Umlaufbahn um den Saturn, dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems, ein. In den folgenden zehn Jahren hat die Raumsonde den Saturn bis zum heutigen Tag 210 mal umkreist. Neben der Atmosphäre des Planeten, dessen komplexen Magnetfeld und dem Ringsystem gilt das Interesse der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler auch der Untersuchung der 62 bisher bekannten Monde des Saturn.

Bei einem dieser Monde handelt es sich um den am 17. September 1789 durch den Astronomen Wilhelm Herschel entdeckten Mond Mimas. Dieser mit einem Durchmesser von 396,6 Kilometern siebtgrößte Mond des Saturn umkreist seinen ‚Heimatplaneten‘ auf einer prograden, nahezu kreisförmig verlaufenden Umlaufbahn in einer Entfernung von 185.520 Kilometern zu dessen Zentrum innerhalb von 22 Stunden, 37 Minuten und 5,2 Sekunden. Die Umlaufbahn dieses Mondes weist dabei eine Exzentrizität mit einem Wert von lediglich 0,0202 auf und ist um 1,566 Grad gegen die Äquatorebene des Saturn und um 0,005 Grad gegenüber der eigenen Rotationsachse geneigt. Bedingt durch die niedrige Exzentrizität variiert die Umlaufbahn bezüglich der Entfernung zu Saturn um lediglich etwa 7.500 Kilometer. Aufgrund der sich durch diese Werte ergebenden gebundenen Rotation zeigt Mimas dem Saturn immer die gleiche Seite seiner Oberfläche.

Diese hier genannten Werte über die Umlaufbahn des Mondes Mimas, aber auch die entsprechenden Daten für die anderen inneren und zugleich größeren Saturnmonde sind den Astronomen bereits seit längerem bekannt – dabei aber keineswegs ‚in Stein gemeißelt‘. Speziell die Umlaufbahnen der inneren Monde des Saturn, welche über geringe Durchmesser verfügen und entsprechend wenig Masse aufweisen, unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und den anderen, mehr oder weniger in der unmittelbaren Nachbarschaft kreisenden Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Zwecks der Bestimmung ihrer präzisen Bahnparameter werden diese Monde deshalb bei sich ergebenden Möglichkeiten immer wieder mit der ISS-Kamera, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, im Rahmen von sogenannten ‚astrometrischen Beobachtungskampagnen‘ abgebildet.
Bei der Auswertung der Aufnahmen, welche in diesem Zusammenhang während der letzten Jahre von dem Mond Mimas angefertigt wurden, sind die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler auf eine Ungereimtheit gestoßen. Mimas weist bei der Umkreisung des Saturn ein eigentümliches Umlaufverhalten auf, welches sich in Form einer minimalen ‚Taumelbewegung‘, die auch als Libration bezeichnet wird, bemerkbar macht. Diese Taumelbewegung wurde jetzt mit Modellen, welche sich mit dem vermuteten inneren Aufbau von Mimas beschäftigen, abgeglichen.

„Unsere Daten deuten darauf hin, dass irgend etwas im Inneren von Mimas nicht ganz stimmen kann“, so Radwan Tajeddine von der Cornell University. „Die von uns beobachteten Taumelbewegungen fallen doppelt so stark aus, wie es die Modelle vorausgesagt haben.“

Um die gewonnenen Daten mit den Modellen in Einklang zu bringen sind zwei Szenarien denkbar. Zum einen könnte Mimas in seinem Inneren über einen in die Länge gezogenen und nicht etwa über einen – wie eigentlich zu erwartenden – mehr oder weniger kugelförmigen Kern verfügen. Dies wäre für die Wissenschaftler eine Überraschung, da man angesichts des Alters des Mondes, welches mehr als vier Milliarden Jahre betragen dürfte, eigentlich davon ausgeht, dass der Kern dieses Mondes bereits vor langer Zeit eine kugelförmige Gestalt angenommen haben sollte.

Ein verborgener Ozean unter der Oberfläche?
Wahrscheinlicher – und für die Planetenforscher zugleich auch faszinierender – ist dagegen die zweite Möglichkeit: Der Saturnmond Mimas könnte in einer Tiefe von etwa 24 bis 31 Kilometern unter seiner Oberfläche einen Ozean aus flüssigem Wasser beherbergen!

Auch dieses Szenario wäre allerdings eine Überraschung, da im Rahmen der bisherigen Untersuchungen auf der Oberfläche von Mimas keinerlei Hinweise auf irgendeine Form von geologischer Aktivität entdeckt wurden. Mit einem Durchmesser von weniger als 400 Kilometern ist Mimas zudem eindeutig zu klein, um in seinem Inneren eine Wärmequelle zu beherbergen, welche einen flüssigen Ozean möglich machen würde. Eine mögliche Erklärung für diesen Wiederspruch wäre, dass die Umlaufbahn von Mimas um den Saturn in der Vergangenheit deutlich langgezogener war als in der Gegenwart. Dies könnte dann zu erhöhten Gezeitenkräften und – dadurch bedingt – zu einer Freigabe von Wärmeenergie geführt haben. Ein vergleichbares Szenario dürfte für die gegenwärtig zu beobachtende Aktivität des Saturnmondes Enceladus verantwortlich sein.

Trotz dieser Ungereimtheiten erscheint den Wissenschaftlern gegenwärtig das ‚Ozean-Modell‘ als die plausiblere Erklärung. Ein in die Länge gezogener Kern müsste sich eigentlich dadurch bemerkbar machen, dass der Mond Mimas eine andere, dann ebenfalls eher ovale Form einnimmt. Allerdings weisen die Wissenschaftler darauf hin, dass durch zusätzliche Daten eventuell noch alternative Modelle entwickelt werden können, welche diese ungewöhnlich starke Taumelbewegung erklären könnten. Hierbei setzen die Wissenschaftler um Radwan Tajeddine speziell auf weitere Daten der Raumsonde Cassini, welche in den kommenden Monaten und Jahren gesammelt werden sollen.
Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden von Radwan Tajeddine et al. unter dem Titel „Constraints on Mimas’ interior from Cassini ISS libration measurements“ am 17. Oktober 2014 in der Fachzeitschrift „Science“ publiziert.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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• Planet Saturn
• Saturnmonde (allgemein)
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
• CICLOPS (engl.)

Fachartikel von Radwan Tajeddine et al.:

• Constraints on Mimas’ interior from Cassini ISS libration measurements (Abstract, engl.)

Der Beitrag Ein verborgener Ozean auf dem Saturnmond Mimas? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, CICLOPS.

Bereits seit mehr als zehn Jahren befindet sich die Raumsonde Cassini in einer Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems – den Saturn. Die von Cassini mitgeführten 12 wissenschaftlichen Instrumente liefern seitdem regelmäßig Daten und hochaufgelöste Bilder von der Planetenatmosphäre, dem Ringsystem und den vielfältigen Monden des Saturn, welche sowohl die interessierte Öffentlichkeit als auch die Fachwelt begeistern. Die Ziele der Cassini-Mission sind vielschichtig und oftmals miteinander verknüpft. Neben der Erforschung des Saturn und seines größten Mondes, dem etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, werden auch das Ringsystem des Planeten, dessen Magnetosphäre und die weiteren 61 derzeit bekannten Saturnmonde regelmäßig von den verschiedenen Instrumenten abgebildet und analysiert.
Eines dieser Untersuchungsobjekte ist der Mond Enceladus. Im Rahmen eines nahen Vorbeifluges an diesem Mond konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler am 14. Juli 2005 die Existenz einer extrem dünnen Atmosphäre um diesen Himmelskörper nachweisen. Mit einem mittleren Durchmesser von lediglich 504 Kilometern verfügt der sechstgrößte Mond des Saturn aber über eine viel zu geringe Masse, um diese Gaspartikel über einen längeren Zeitraum in seinem Gravitationsfeld festzuhalten. Die Gashülle müsste eigentlich bereits nach einer relativ kurzen Zeit in den Weltraum entweichen.

Die Tatsache, dass die so schon geringe Dichte der beobachteten Atmosphäre mit zunehmender Höhe stark abnimmt, wurde als ein Indiz dafür interpretiert, dass eine permanent aktive Quelle direkt auf oder unmittelbar unterhalb der Oberfläche des Eismondes für deren Existenz verantwortlich sein muss. Hierfür, so die Wissenschaftler im Jahr 2005, käme unter anderem ein geothermaler Hotspot in Frage, welcher durch vulkanische Aktivität gespeist wird. Aufgrund von Messdaten, welche mit verschiedenen Magnetometern, Spektrometern und einem Gerät zur Staubanalyse gewonnen werden konnten, wurde dieser Hotspot im Bereich der Südpolregion von Enceladus vermutet.

Kryovulkanismus
Am 27. November 2005 gelang den Wissenschaftlern der Cassini-Mission dann schließlich auch tatsächlich dessen direkter Nachweis. Auf den an diesem Tag im Gegenlicht angefertigten Enceladus-Aufnahmen der ISS-Kamera von Cassini waren eine Vielzahl von feinen ‚Jets‘ erkennbar, welche von der Südpolregion ausgingen und die sich bis zu etwa 490 Kilometern über dessen Oberfläche erstreckten. Als Ausgangspunkt für diese feinen Strahlen aus Wasserdampf und Eispartikeln konnten bei späteren dichten Vorbeiflügen an Enceladus vier nahezu parallel verlaufende Einschnitte in der Mondoberfläche ausgemacht werden, welche sich direkt über dem Südpol befinden. Diese „Tigerstreifen“, so die Bezeichnung für diese Formationen, erstrecken sich über eine Länge von jeweils 130 Kilometern und erreichen eine Breite von bis zu zwei Kilometern. Die von der Mondoberfläche ausgehende ‚Jets‘ gelten mittlerweile als die hauptsächlichen Materiallieferanten für den E-Ring des Saturn.

Nicht gesichert war dagegen bisher die Ursache für diesen Kryovulkanismus. Manche Wissenschaftler stellten eine Verbindung zwischen den Geysiren und der gravitativ bedingten Gezeitenkraft her, welche der massereiche Saturn auf den in einer Entfernung von im Mittel lediglich etwa 238.000 Kilometer entfernt umlaufenden Mond ausübt. Laut dieser Theorie wird das Innere von Enceladus regelrecht ‚durchgeknetet‘, wobei die dabei auftretenden Reibungen eine Erwärmung verursachen, was letztendlich das Schmelzen von Eis und die Freigabe von Wasserdampf zur Folge hat.

Andere Theorien besagen, dass sich im Bereich der Tigerstreifen durch die Gezeitenwirkungen Öffnungen bilden, durch welche dann Wasser aus tieferen Regionen an die Oberfläche gelangen kann. Als Quelle für dieses Wasserreservoir dient dabei ein Salzwasserozean, welcher sich unter der Oberfläche von Enceladus befindet.

101 aktive Geysire
Ein von Dr. Carolyn C. Porco vom Space Science Institute in Boulder/Colorado – der für den Betrieb des ISS-Kameraexperiments an Bord von Cassini verantwortlichen Wissenschaftlerin – geleitetes Team hat jetzt die Daten ausgewertet, welche die Raumsonde in einem Zeitraum von über 6,5 Jahren von der Südpolregion des Mondes gesammelt hat. Im Rahmen dieser Arbeit konnte zunächst eine Karte erstellt werden, auf der die Ausgangsregionen von 101 individuellen Geysiren eingezeichnet sind. All diese aktiven Geysire, so die Planetenforscher, haben ihren Ursprung demzufolge direkt in einem der vier mit den Namen Damascus, Baghdad, Cairo und Alexandria Sulcus belegten Tigerstreifen.

Aus der Studie geht zudem hervor, dass sehr wahrscheinlich tatsächlich Wasser aus dem Inneren des Mondes bis an die Oberfläche aufsteigt und dort in Form von Wasserdampf und Eispartikeln in das umgebende Weltall entweicht. Der hierfür entscheidende Hinweis stammt von verschiedenen Spektrometern der Raumsonde Cassini, mit denen im Jahr 2010 die Oberflächentemperatur im Bereich des Südpols von Enceladus ermittelt wurde.

Bei der Auswertung dieser Daten stellte sich heraus, dass die kartierten Geysire durchweg von Bereichen ausgehen, an denen leicht erhöhte Umgebungstemperaturen herrschen. Die höchste Geysir-Aktivität ist dabei in den Regionen zu beobachten, wo auch die höchsten Oberflächentemperaturen zu messen sind. Diese „Hot Spots“ verfügen allerdings lediglich über Durchmesser von maximal wenigen Dutzend Metern. Derartig eng begrenzte Bereiche lassen sich jedoch nicht durch eine von Gezeitenkräften verursachte Reibung erklären. Vielmehr ist davon auszugehen, dass sich der Ursprung der Geysire in größeren Tiefen befinden muss.

„Nachdem wir diese Ergebnisse in unseren Händen hielten, wurde uns klar, dass die Wärme nicht etwa die Geysire verursacht, sondern das vielmehr genau das Gegenteil der Fall ist“, so Carolyn Porco. „Dies verriet uns auch, dass die Geysire kein Oberflächenphänomen darstellen, sondern dass sie eine viel tiefer liegende Quelle haben müssen.“

Ein Ozean unter der Oberfläche
Bei jedem dichten Vorbeiflug an einem der Monde des Saturn wird die Flugbahn von Cassini zwar minimal, aber doch deutlich messbar von der vorgesehenen Flugbahn abgelenkt. Diese Abweichung macht sich durch eine geringfügig veränderte Laufzeit der Radiosignale bemerkbar, welche Cassini während eines solchen Vorbeifluges konstant zur Erde aussendet. Durch die Auswertung dieser auf dem Doppler-Effekt basierenden Daten lässt sich nicht nur die Masse eines Mondes und die sich daraus ergebende mittlere Dichte näher bestimmen. Vielmehr können hierdurch auch Aussagen über den genauen inneren Aufbau des betreffenden Körpers getätigt werden.

Die Auswertung der Daten, welche bei drei dichten Enceladus-Vorbeiflügen bei Überflughöhen von weniger als 100 Kilometern in den Jahren 2010 und 2012 gewonnen wurden, haben erst kürzlich die bereits zuvor vermutete Existenz eines Ozeans unter der Oberfläche von Enceladus bestätigt. Dieser Ozean ist demzufolge unter einem 30 bis 40 Kilometer dicken Eispanzer verborgen und erstreckt sich vermutlich bis zum 50. Breitengrad unter der südlichen Hemisphäre von Enceladus – so die beteiligten Wissenschaftler in einer entsprechenden Publikation, welche am 4. April 2014 in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht wurde.

Nach den Ergebnissen der Wissenschaftler um Carolyn Porco müssen ‚Bruchlinien‘ in der Eiskruste von Enceladus existieren, in denen flüssiges Wasser aus diesem Ozean bis an die Oberfläche aufsteigen kann. Dieser Ozean ist demzufolge von einer Schicht aus ‚weichem‘ Wassereis überdeckt, welches sich – bedingt durch Konvektion – bewegt. Diese Bewegungen haben auch Einflüsse über die darüber liegende Schicht aus tiefgefrorenem Eis, in der sich im Rahmen dieses Prozesses tiefe Risse und Spalten bilden.

Diese Spalten werden von dem Wasser aufgefüllt, welches auf diese Weise bis zur Oberfläche des Mondes vordringen kann. Aufgrund des Vakuums, welches auf der Oberfläche von Enceladus herrscht, verwandelt sich dieses in eine Mischung aus Wasserdampf und feinsten Tröpfchen aus Salzwasser, welche letztendlich zu Eiskristallen erstarren. Ein Teil des Wasserdampfes ‚kondensiert‘ zudem an den Öffnungen der Geysire und gibt dabei Wärmeenergie ab, was zur Bildung der beobachteten ‚Hot Spots‘ führt. Die Partikel, die es schaffen, das Gravitationsfeld des Enceladus zu verlassen, bilden dagegen die primäre Quelle für den E-Ring des Saturn.

Variierende Geysir-Aktivität ist abhängig von der Entfernung zum Saturn
Im Rahmen ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler auch die Veränderungen in der Menge der von den Geysiren freigegebenen Partikel. Dabei zeigte sich, dass diese von der Entfernung abhängig ist, in der sich Enceladus zum Saturn befindet. Enceladus umkreist den Saturn auf einer nur leicht elliptischen Umlaufbahn, welche in einer Entfernung zwischen 236.830 und 239.066 Kilometern zu dem Planeten verläuft. Für eine vollständige Umrundung wird dabei eine Zeitspanne von knapp 33 Stunden benötigt.

Die höchste Freisetzungsrate wurde immer dann beobachtet, wenn Enceladus den Punkt der größten Entfernung zum Saturn überschritten hatte. Dies deutet darauf hin, dass die vom Saturn ausgehenden Gezeitenkräfte die ‚Ausdehnung‘ der Spalten beeinflussen, durch welche das Wasser an die Oberfläche gelangt.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden kürzlich im Rahmen von zwei Fachartikeln von Carolyn Porco et al. und Francis Nimmo et al. in der Zeitschrift „The Astronomical Journal“ publiziert.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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• Saturnmond Enceladus
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Seiten bei Raumfahrer.net:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv

Fachartikel von Carolyn Porco et al.:

• How the Geysers, Tidal Stresses, and Thermal Emission across the South Polar Terrain of Enceladus are Related (Abstract, engl.)

Fachartikel von Francis Nimmo et al.:

• Tidally modulated Eruptions on Enceladus: Cassini ISS Observations and Models (Abstract, engl.)

Der Beitrag Saturnmond Enceladus: 101 aktive Geysire erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, The Planetary Society.

Am heutigen Tag, dem 27. April 2014, wird die Raumsonde Cassini um 15:47 MESZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,38 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 205. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 40,7 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des jetzt beginnenden, diesmal 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 204“ lautet, insgesamt 39 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt allerdings ein für den 17. Mai 2014 vorgesehener gesteuerter Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Verschiedene Monde aus der Ferne
Der Titan wird auch lediglich fünf Stunden nach dem Beginn des neuen Orbits das erste Ziel für die ISS-Kamera darstellen. Aus einer Distanz von 4,46 Millionen Kilometern soll dabei die Atmosphäre über der nördlichen Titan-Hemisphäre abgebildet werden. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen lässt sich dadurch auch die „Großwetterlage“ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete).

Im Anschluss an diese Kampagne werden diverse sogenannte „astrometrische Beobachtungen“ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde durchgeführt. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrische Beobachtungskampagnen sind für den 3. und 7. Mai vorgesehen.

Der Saturn und das Ringsystem
Auch der Saturn wird in den folgenden Tagen mehrfach das „Ziel“ der ISS-Kamera sein. Auch hierbei sollen – wie zuvor bereits beim Titan – auffällige Strukturen in der Atmosphäre dokumentiert werden, welche Aufschlüsse über das dortige aktuelle Wettergeschehen liefern werden.

In der Nacht vom 7. auf den 8. Mai steht dann der lediglich etwa 1,8 Kilometer durchmessende Mond Anthe und ein in der unmittelbaren Umgebung verlaufender „Ringbogen“ auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Diese ringähnliche Struktur bildet keinen geschlossenen Ring, sondern erstreckt sich über mehrere tausend Kilometer vor und hinter diesem Mond. Sehr wahrscheinlich wird dieser nur sehr lichtschwache Teil-Ring durch Staubpartikel und Eis gespeist, welches durch die kontinuierlich erfolgenden Einschläge von Mikrometeoriten auf die Oberfläche des Mondes Anthe in das umgebende Weltall befördert wird. Weitere Beobachtungen werden sich auf die feinen Ringstrukturen des inneren D-Ringes konzentrieren.

Tethys, Enceladus und Periapsis
Am 11. Mai gilt das Interesse der an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler den beiden Monden Tethys und Enceladus. Neben der ISS-Kamera soll hierbei eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dazu eingesetzt werden, um aus größeren Entfernungen von jeweils rund 1,6 Millionen Kilometern Helligkeitsvariationen auf den Oberflächen dieser beiden Monde zu untersuchen.
Am 15. Mai wird Cassini um 13:30 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 205 erreichen und den Ringplaneten in einer Entfernung von 686.290 Kilometern passieren. Bei dieser Gelegenheit sollen die ISS-Kamera und das UVIS-Spektrometer eventuell zu diesem Zeitpunkt über der Südpolregion des Saturn auftretende Polarlichter abbilden und untersuchen.

Der Titan-Vorbeiflug T-101
Am 17. Mai 2014 steht dann der Höhepunkt dieses 205. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 18:12 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines gerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,7 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von diesmal 2.994 Kilometern passieren. Die mit diesem 102. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-101“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden zuvor mit Fotoaufnahmen durch die ISS-Kamera, welche dabei mit verschiedenen Spektralfiltern die südliche Titanhemisphäre abbilden wird. Unterstützt wird das Kamerasystem dabei durch ein weiteres Instrument – das Composite Infrared Spectrometer (CIRS). Das Ziel der CIRS-Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln.

Ebenfalls noch während der Anflugsphase an den Titan sollen die Instrumente der Raumsonde eine Sternbedeckung dokumentieren. Hierbei wird der im Sternbild „Großer Bär“ gelegenen Stern Eta Ursae Majoris von dem Titan bedeckt. Duch den sich dabei ergebenden Abfall in der Lichtkurve des Sterns erhoffen sich die Wissenschaftler weitere Daten über die Verteilung von Kohlenwasserstoffverbindungen sowie über die Dichte der Staubschichten in den oberen Bereichen der Titanatmosphäre.

Der wissenschaftliche Schwerpunkt dieses Vorbeifluges wird allerdings während der zwei Stunden vor und nach der dichtesten Annäherung durch den Einsatz des „Radio Science Subsystems“ (kurz „RSS“) der Raumsonde Cassini dominiert. Dieses Instrument besteht aus drei Sende-Empfangsanlagen, welche unter anderem die Veränderungen von Radiowellen messen können, sobald diese Signale die Atmosphäre des Titan (beziehungsweise bei alternativen Messkampagnen das Ringsystem des Saturn oder die dichte Saturnatmosphäre) durchdringen. Je nach Frequenzband werden die ausgestrahlten Radiosignale durch Cassini selbst oder durch die Empfangsanlagen des Deep Space Network (DSN) der NASA empfangen.

Im Bereich des S-Bandes sendet Cassini dazu eine hochstabile Trägerwelle in Richtung des DSN, ohne selbst Signale zu empfangen. Hierfür wird der Sender der Kommunikationsanlage der Raumsonde verwendet, welcher die Trägerwelle mit einer Sendeleistung von zehn Watt abstrahlt. Analog wird auch im X-Band gesendet, wobei auch vom DSN abgestrahlte Signale empfangen und ausgewertet werden können. Für Messungen bei Frequenzen von 32.028 MHz und 34.316 MHz (Ka-Band) verwendet das RSS einen eigenen Transmitter, welcher speziell für die Erfordernisse des Instruments konstruiert wurde. Dieser kann sowohl Signale zum DSN senden als auch empfangen.

Durch die Auswertung der im Rahmen dieser Kampagne ausgestrahlten Radiosignale wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler die Temperatur, die Dichte und die Zusammensetzung der oberen Schichten der Titanatmosphäre ermitteln. Des weiteren soll ein vertikales Profil der Ionendichte in der Ionosphäre des Titan gewonnen werden.

Zusätzlich soll im Rahmen dieses Vorbeifluges zudem ein sogenanntes „bistastisches Messverfahren“ zum Einsatz kommen. Von der Raumsonde auszustrahlende Radiowellen werden dabei von der Oberfläche des Titan reflektiert und anschließend von den Empfangsstationen des DSN auf der Erde empfangen. Das Experiment dient dazu, um Aussagen über die physikalischen Eigenschaften der Titanoberfläche – besteht diese aus feste Material oder ist sie eventuell von einer Flüssigkeit überzogen und wie „eben“ oder „rau“ fällt der untersuchte Oberflächenbereich aus – zu tätigen.

Im Anschluss an die RSS-Kampagne sollen CIRS, UVIS und ISS weitere Daten über die Temperatur, die Struktur und den Aufbau der Titanatmosphäre sammeln. Auch in den folgenden Tagen wird vordergründig der Titan das Untersuchungsziel der verschiedenen abbildenden Instrumente der Raumsonde darstellen.

Am 31. Mai 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 10:37 MESZ in einer Entfernung von rund 3,1 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 205. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 206 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie der Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 18. Juni 2014 in einer Entfernung von dann 3.658 Kilometern erneut passiert werden soll.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
• CICLOPS (engl.)

Der Beitrag Raumsonde Cassini beginnt den Saturnumlauf Nummer 205 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, CICLOPS.

Bereits seit dem Sommer 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer elliptischen Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems. Während der bisherigen 200 Umläufe um den Saturn hat Cassini dabei mit dem aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehenden ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 an Bord der Raumsonde befindlichen wissenschaftlichen Instrumenten, eine Vielzahl von Bildern von der Saturnatmosphäre sowie von den 62 bisher bekannten Monden und den diversen Ringen dieses faszinierenden Planeten angefertigt, welche von der interessierten Öffentlichkeit auch auf einer speziellen Internetseite betrachtet werden können.

Besonders spektakulär sich dabei immer wieder die Aufnahmen, welche die Raumsonde aus einer größeren Entfernung zum Saturn aufgenommen hat, und die anschließend zu Mosaikaufnahmen zusammengesetzt werden. Auf diesen Bildern ist nicht nur der Saturn, sondern auch dessen Ringsystem in seiner Gesamtheit erkennbar. Die abgebildeten Strukturen präsentieren sich dabei im Gegenlicht der Sonne.

Die Anfertigung solcher Gegenlichtaufnahmen ist allerdings relativ kompliziert und zudem mit gewissen Risiken verbunden. Das Kamerasystem von Cassini darf unter keinen Umständen direkt auf die Sonne ausgerichtet werden, da die Kameras und deren empfindliche Elektronik auf die Lichtverhältnisse ausgelegt sind, welche im Bereich des Saturn gegeben sind. Die Umlaufbahn dieses Planeten verläuft in einer mittleren Entfernung von 1,43 Milliarden Kilometern zur Sonne. Bei Aufnahmen, welche zu nahe an der Sonne befindliche Ziele abbilden sollen, könnte das extrem lichtempfindliche Kamerasystem aufgrund der plötzlich gegebenen Helligkeit ernsthaft beschädigt werden.

Anders gestaltet sich die Situation jedoch dann, wenn sich der Saturn genau zwischen der Sonne und der Raumsonde befindet und dabei das von dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems ausgehende Licht „abblockt“. Auf Bildern, welche bei solchen Gelegenheiten angefertigt werden, können die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler besonders gut die Dichte, die Struktur und die Zusammensetzung der einzelnen Ringe analysieren, welche in der Regel aus lediglich millimetergroßen Partikeln aus Eis und Staub bestehen. Im Rahmen entsprechender Beobachtungen konnten die Wissenschaftler in der Vergangenheit zudem zum Beispiel zuvor nicht bekannte Ringe entdecken.

Ein zusätzlicher, aus rein wissenschaftlicher Sicht allerdings eher unbedeutender Aspekt solcher Gegenlicht-Aufnahmen besteht darin, dass dabei auch unser Heimatplanet in den Aufnahmebereich der ISS-Kamera geraten kann. Und genau dies war am 19. Juli 2013 der Fall (Raumfahrer.net berichtete).

Insgesamt fertigten die beiden Kameras von Cassini an diesem Tag in einem Zeitraum von etwa vier Stunden 323 Aufnahmen an, welche von den Mitarbeitern der Mission in den folgenden Monaten bearbeitet und zu einem Gesamtporträt zusammengefügt wurden. Erste Bilder dieser Kampagne wurden bereits Ende Juli veröffentlicht (Raumfahrer.net berichtete). Für die finale Version dieser Mosaik-Aufnahme, welche erst vor wenigen Stunden der Öffentlichkeit präsentiert wurde, wurden dann insgesamt 141 Aufnahmen der WAC-Kamera verwendet. Durch den Einsatz mehrerer Spektralfilter präsentieren sich der Saturn und dessen Ringsystem in diesem absolut beeindruckenden Bildmosaik in natürlichen Farben.

Das Mosaik deckt einen Aufnahmebereich mit einer Ausdehnung von über 650.000 Kilometern ab. Bei dem an den äußeren Bildrändern gelegenen Ring handelt es sich um den E-Ring des Saturn, welcher sich in einer Entfernung von etwa 240.000 Kilometern zum Saturn erstreckt und der durch die von dem Saturnmond Enceladus ausgehenden Geysire gespeist wird. Der Mond Enceladus ist in der linken Hälfte des Mosaiks erkennbar. Des weiteren präsentieren sich in dem Mosaik mehrere weitere Monde wie zum Beispiel Prometheus, Epimetheus, Janus, Pandora, Mimas oder Tethys, einzelne Ringe des inneren Ringsystems und diverse Ringstrukturen wie Speichen oder Massekonzentrationen, welche zur Ausbildung von Mini-Jets führen.

Aber nicht nur Objekte aus dem Saturn-System sind auf dieser Aufnahme erkennbar. Im oberen linken Bildabschnitt befindet sich der Mars. Weiter in Richtung Saturn ist die Venus sichtbar. Und im unteren rechten Abschnitt der Aufnahme präsentieren sich zwischen dem E-Ring und dem weiter innen gelegenen G-Ring die Erde und der Erdmond. Des weiteren sind auf dieser Aufnahme insgesamt 809 Hintergrundsterne erkennbar.

Zum Zeitpunkt der Aufnahme befand sich die Raumsonde Cassini in einer Entfernung von rund 1,2 Millionen Kilometern zum Saturn und etwa 17 Grad unterhalb der Ringebene. Wirklich beeindruckend wirkt diese Mosaikaufnahme in ihrer vollständigen Auflösung. Größere Versionen der hier gezeigten und absolut sehenswerten Aufnahmen finden Sie auf der entsprechenden Intenetseite des JPL-Photojournals.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

Bereits seit dem 1. Juli 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer elliptischen Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems und untersucht dabei die Atmosphäre, die 62 bisher bekannten Monde und das Ringsystem des Saturn mit 12 wissenschaftlichen Instrumenten. Durch gezielt herbeigeführte Veränderungen der Neigung der Cassini-Flugbahn gegen die Umlaufbahn des Saturn ergeben sich dabei für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment bei der Abbildung des Saturn und von dessen Monden und Ringen immer wieder unterschiedliche Perspektiven.

Während des derzeitigen Saturnumlaufs Nummer 199 verfügt die Flugbahn von Cassini über eine Inklination von 51,9 Grad. Dieser Verlauf der Umlaufbahn der Raumsonde um den Saturn ermöglicht den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern eine detaillierte Untersuchung der Polarregionen des Saturn. Zusätzlich kann dabei auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden Instrumenten der Raumsonde in seiner „Gesamtheit“ optimal erfasst werden.

Am 10. Oktober wurde die ISS-Kamera unter anderem dazu eingesetzt, um die Nordpolregion des Saturn und dessen Ringsystem abzubilden. Aus 33 der dabei angefertigten Aufnahmen wurde schließlich ein beeindruckendes Mosaik zusammengestellt. Durch die Verwendung von drei Farbfiltern erscheint die abgebildete Region in „Echtfarben“ und enthüllt unter anderem Details über das aktuelle Wettergeschehen auf dem Saturn.

Direkt über dem Saturn-Nordpol ist auf diesem Mosaik das dort befindliche Nordpol-Hexagon erkennbar. Hierbei handelt es sich um das Zentrum eines gigantischen Polarwirbels, welcher einem Durchmesser von fast 25.000 Kilometern aufweist. Der Zyklon rotiert mit einer Geschwindigkeit von 530 Kilometern pro Stunde innerhalb von etwa 10 Stunden und 40 Minuten einmal um sein Zentrum. Damit erreicht der Wirbelsturm eine mehr als doppelt so hohe Geschwindigkeit wie die auf der Erde auftretenden Zyklone.

Umgeben ist dieses Sturmgebiet von einer Wolkenstruktur, welche die Form eines nahezu regelmäßigen Sechsecks aufweist. Die dort befindlichen Wolken bewegen sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 500 Kilometern pro Stunde. Das anscheinend mehrere 100 Kilometer tiefe Hexagon wurde erstmals in den Jahren 1980 und 1981 von den Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 abgebildet und konnte mittlerweile von der Saturnsonde Cassini ausführlicher untersucht werden. Im sichtbaren Licht erscheinen die Wolken innerhalb der Formation dunkler als außerhalb. Mehrere Wolkenbänder begrenzen das Sechseck.

Bei etwa 42 Grad nördlicher Breite ist ein helles Wolkenband erkennbar. Hierbei handelt es sich um die Überreste eines ausgedehnten Sturmgebietes, welches sich im Dezember 2010 entwickelte und das sich bis Mitte 2011 über weite Bereiche der nördlichen Saturnhemisphäre ausdehnte. Auch dieses Sturmgebiet wurde in der Vergangenheit eingehend mit den Cassini-Instrumenten analysiert.

Ebenfalls auf dieser Aufnahme erkennbar ist das Ringsystem des Saturn, welches hier teilweise von dem Schatten des Saturn verdunkelt wird. Das Ringsystem des Saturn setzt sich aus über 100.000 einzelnen Ringen zusammen, welche untereinander durch scharf abgegrenzte Lücken getrennt sind. Die einzelnen Ringe verfügen über unterschiedliche Zusammensetzungen, bestehen jedoch hauptsächlich aus Eis, Staub und Gesteinspartikeln, welche in ihrer Größe zwischen dem Millimeter- bis hin zum Meterbereich variieren. Trotz eines Durchmessers von fast einer Million Kilometer erreicht das Ringsystem in weiten Bereichen eine vertikale Ausdehnung von lediglich wenigen Dutzend bis hin zu einigen hundert Metern und fällt somit relativ „dünn“ aus.

Die markantesten erkennbaren Ringformationen werden als die Ringe „A“, „B“ und „C“ bezeichnet. „C“ und „B“ befinden sich direkt neben dem Saturn. Bei der darauf folgenden „dunklen Lücke“ handelt es sich um die „Cassini-Teilung“. Weiter außen befindet sich der „A“-Ring.

Während der bisher absolvierten 199 Umläufe um den Saturn hat das ISS-Kameraexperiment an Bord von Cassini eine Vielzahl von Bildern angefertigt. Die aktuellsten Aufnahmen können von der interessierten Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite betrachtet werden. Eine größere Version (29 MB) der hier kurz vorgestellten Mosaik-Aufnahme finden Sie hier.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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