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

Am 28. März 2015 erreicht die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 17:41 MEZ erneut die Apoapsis – den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystem. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,16 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 215. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von lediglich 0,3 Grad auf. Aufgrund dieser geringen Neigung der Flugbahn der Raumsonde gegenüber der Ringebene kann gegenwärtig speziell das vertikale Strukturprofil der verschiedenen Ringe des Saturn näher untersucht werden.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses 28 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 214“ lautet, insgesamt 53 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Zusätzlich stehen auch mehrere der insgesamt 62 bisher bekannten Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler.
Das erste Beobachtungsziel: Der Mond Iapetus
Das erste Beobachtungsziel der ISS-Kamera wird dann auch gleich der Saturnmond Iapetus sein. Zwischen dem 29. März und dem 1. April soll dabei speziell die nördliche Hemisphäre dieses im Mittel 1.436 Kilometer durchmessenden Saturnmondes aus einer Entfernung von rund 980.000 Kilometern abgebildet werden. Die dabei anzufertigenden Aufnahmen sollen dazu dienen, die Charakterisierung von dessen zweigeteilter Oberfläche und einem der markantesten Merkmale von Iapetus – einem rund 1.300 Kilometer langen, etwa 20 Kilometer breiten und bis zu 13 Kilometer hohen Bergrücken – zu vervollständigen.

Der Mond Paaliaq
Ab dem 2. April wird sich die ISS-Kamera schließlich auf einen der kleineren, äußeren Saturnmonde – den Mond Paaliaq – richten. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 21,3 mag handelt es sich bei diesem rund 22 Kilometer durchmessenden und erst im Jahr 2000 entdeckten Mond um ein äußerst lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist.

Im Rahmen dieser knapp 40 Stunden andauernden Kampagne soll Paaliaq aus einer Entfernung von etwa 9,63 Millionen Kilometern mehrfach mit der ISS-Kamera abgebildet werden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen wollen die beteiligten Wissenschaftler die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die daraus abzuleitende Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse noch besser als bisher bestimmen. Die bisherige Messungen von Cassini führten zu dem Resultat, dass Paaliaq für eine vollständige Drehung um seine Rotationsachse einen Zeitraum von etwa 18 Stunden und 49 Minuten benötigt. Weitere Paaliaq-Beobachtungskampagnen sollen am 10., am 12. und am 23. April erfolgen und die zuvor gewonnenen Daten ergänzen. Die aussagekräftigsten Resultate werden dabei für den 12. April erwartet, wenn sich Cassini in einer Entfernung von lediglich etwa 6,78 Millionen Kiometern zu diesem Mond befinden wird.

Der Mond Titan
Die ISS-Beobachtungen des 4. April werden zuerst den Mond Titan zum Ziel haben. Mit einem Durchmesser von 5.150 Kilometern handelt es sich bei diesem bereits im Jahr 1655 durch den niederländischen Astronomen Christiaan Huygens entdeckten Mond um den größten und mit Abstand massereichsten der 62 bisher bekannten Monde des Planeten Saturn und – nach dem Jupitermond Ganymed – zugleich um den zweitgrößten Mond innerhalb unseres Sonnensystems. Der Titan ist zudem als einziger Mond in unserem Sonnensystem von einer dichten Atmosphäre umgeben. Diese Gashülle besteht hauptsächlich aus Stickstoff, welcher dort mit einem Anteil von rund 98,4 Prozent vertreten ist. Neben dem Edelgas Argon und der Kohlenwasserstoffverbindung Methan konnten dort in der Vergangenheit zudem mehr als ein Dutzend weitere organischer Verbindungen wie zum Beispiel Ethan, Propan und Cyanwasserstoff nachgewiesen werden.

Diese den Titan umgebende Lufthülle, deren gesamte Masse etwa 1,19 mal größer ausfällt als die Gesamtmasse der Erdatmosphäre, erreicht eine Höhe von mehreren hundert Kilometern und ist mit Wolken, Dunstschleiern und Aerosolen durchsetzt. Nahe der Oberfläche fällt die Atmosphäre des Titan etwa fünfmal dichter aus als auf unserem Heimatplaneten und erreicht dort einen Atmosphärendruck von 1,5 bar, was einen etwa 50 Prozent höheren Wert als auf der Erde darstellt. Die am 4. April aus einer Entfernung von etwa 1,52 Millionen Kilometern anzufertigenden Aufnahmen dienen dabei in erster Linie der Beobachtung der in der Titanatmosphäre vorhandenen Dunstschichten und Aerosole. Zwischen dem 5. und dem 19. April sind acht weitere Titan-Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Allgemeine astrometrische Beobachtungen

Ebenfalls noch für den 4. April sind zudem diverse sogenannte ‚astrometrische Beobachtungen‘ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde geplant. 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 Parameter von deren gegenwärtigen Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Derartige Messungen sind unter anderem dazu dienlich, um den Masseschwerpunkt innerhalb des komplexen Saturnsystems zu ermitteln und fortlaufend zu präzisieren. Zwischen dem 5. und dem 19. April sollen drei weitere astrometrische Beobachtungskampagnen durchgeführt werden.

Wetterbeobachtung auf dem Saturn
Eine weitere für den 4. April vorgesehene Beobachtungskampagne hat schließlich direkt den ‚Ringplaneten‘ Saturn zum Ziel. Hierbei soll die Weitwinkelkamera des ISS-Instruments den Saturn abbilden und dabei nach markanten Wolkenformationen in dessen Atmosphäre Ausschau halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten und deren Positionsveränderungen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ‚Sturmbeobachtungskampagne‘ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ‚Großwetterlage‘ auf dem Saturn dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Planeten um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum Ende des jetzt beginnenden Saturnumlaufs sind 18 weitere derartige Beobachtungen vorgesehen.

Der E-Ring des Saturn und Polarlichter
Am 5. April wird die Raumsonde Cassini nach einer zwischenzeitlichen kurzen Beobachtung einer engen Begegnung der Saturnmonde Tethys und Dione im Rahmen einer 24 Stunden andauernden Beobachtung Teilbereiche des diffusen E-Rings des Saturn abbilden, welcher sich in erster Linie aus Staubpartikeln und Eis zusammensetzt. Gespeist wird dieser Ring in erster Linie durch Material, welches durch die kryovulkanische Aktivität des Saturnmondes Enceladus in das Weltall befördert wird (Raumfahrer.net berichtete). Durch die bei diesen Beobachtungen gegebenen Beleuchtungsverhältnisse lassen sich speziell die in dem Ring enthaltenen Staubteilchen besonders gut untersuchen.

Am 9. April wird sich die ISS-Kamera auf die südliche Hemisphäre des Saturn richten und in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dort eventuell zu diesem Zeitpunkt auftretende Polarlichter abbilden.

Periapsis
Am 11. April 2015 wird Cassini schließlich um 19:09 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 215, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 276.500 Kilometern zwischen den Umlaufbahnen der beiden Monde Tethys und Dione passieren, welche sich zu diesem Zeitpunkt auch zufällig in der ‚Reichweite‘ der Raumsonde befinden werden.

Lediglich 49 Minuten nach dem Passieren der Periapsis wird die Raumsonde den 1.062 Kilometer durchmessenden Mond Tethys im Rahmen eines nicht zielgerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 52.866 Kilometern passieren und dabei dessen von dem Saturn abgewandte Hemisphäre intensiv mit der ISS-Kamera abbilden. Die am höchsten aufgelösten Aufnahmen werden dabei die Umgebung des etwa 208 Kilometer durchmessenden Penelope-Kraters wiedergeben. Im Anschluss an die Tethys-Kampagne soll auch der 1.123 Kilometer durchmessende Mond Dione aus einer Entfernung von rund 110.000 Kilometern fotografisch dokumentiert werden.

Der Abschluss des Orbits Nummer 215
Während der letzten Tage des heute beginnenden Saturnumlaufs Nummer 215 wird sich das Interesse der an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler wieder vermehrt auf den E-Ring richten. Zunächst sollen am 13. und 14. April mehrere Aufnahmen der Südpolregion des Mondes Enceladus erfolgen, welcher – wie bereits weiter oben in diesem Bericht erwähnt – als Hauptmateriallieferant für die dort befindlichen Partikel gilt. Auch dieser Ring soll schließlich am 16. April erneut intensiv fotografisch dokumentiert werden. Aufgrund der aktuell gegebenen geringen Inklination der Flugbahn der Raumsonde von lediglich 0,3 Grad gegenüber der Ringebene kann dabei speziell das vertikale Strukturprofil des E-Ringes näher untersucht werden.
Am 24. April steht ein weiterer der kleineren, äußeren Saturnmonde – der rund sechs Kilometer durchmessende, lediglich 24,1 mag helle und erst im Jahr 2005 entdeckte Mond Bebhionn – auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Im Rahmen dieser 24 Stunden andauernden Kampagne soll Bebhionn aus einer Entfernung von etwa 10 Millionen Kilometern mehrfach abgebildet werden, um auch hier anhand der Helligkeitsveränderungen in der sich dabei ergebenden Lichtkurve die Dauer von dessen Rotationsperiode sowie die Ausrichtung der Rotationsachse zu ermitteln. Bisherige Cassini-Beobachtungen deuten bei diesem Mond auf eine Rotationsperiode von etwa 15,8 Stunden hin.

Am 25. April 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 19:46 MESZ in einer Entfernung von rund 3,2 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 215. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 216 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 8. Mai 2015 in einer Entfernung von rund 2.700 Kilometern 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 (Raumfahrer.net berichtete).

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus? (12. März 2015)
• Raumsonde Cassini: Der Saturnumlauf Nummer 214 (26. Februar 2015)
• Raumsonde Cassini startet den Saturnumlauf Nummer 213 (25. Januar 2015)
• Ein verborgener Ozean auf dem Saturnmond Mimas? (19. Oktober 2014)
• Saturnmond Hyperion ist elektrostatisch aufgeladen (18. Oktober 2014)
• Saturnmond Titan: Temperatursturz über dem Südpol (8. Oktober 2014)

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• Planet Saturn
• Saturnmond Titan

Verwandte Internetseiten:

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

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

Am 26. Februar 2015 erreicht die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 18:15 MEZ erneut die Apoapsis – den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystem. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,44 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 214. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 8,5 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses 30 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 213“ lautet, insgesamt 31 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt des jetzt beginnenden Saturnumlaufs stellt allerdings ein für den 16. März 2015 vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Das erste Beobachtungsziel: Der Saturn
Unmittelbar nach den Beginn des neuen Umlaufs wird die Telekamera des ISS-Kameraexperiments zusammen mit einem der Fernerkundungsinstrumente der Raumsonde, dem Composite Infrared Spectrometer (kurz „CIRS“), den Saturn abbilden. Die im Rahmen dieser Kampagne gewonnenen Beobachtungsdaten dienen – wie bereits bei einer vergleichbaren Beobachtungskampagne im vorherigen Saturnumlauf – in erste Linie der Kalibrierung des CIRS-Spektrometers.

Direkt im Anschluss an diese Aufnahmen wird auch die Weitwinkelkamera des Kameraexperiments den Saturn abbilden und dabei nach markanten Wolkenformationen Ausschau halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten und deren Positionsveränderungen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ‚Sturmbeobachtungskampagne‘ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ‚Großwetterlage‘ auf dem Saturn dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Planeten um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum Ende des jetzt beginnenden Saturnumlaufs sind insgesamt noch sechs weitere derartige Beobachtungen vorgesehen.

Das Ringsystem des Saturn
Am 9. und 10. März steht dann erneut der F-Ring des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Hierbei sollen unter anderem zum wiederholten Mal die dort erkennbaren diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe abgebildet werden. Frühere Aufnahmen des ISS-Kamerasystems von Cassini führten zu dem Schluss, dass in erster Linie gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Form des F-Ringes gestalten.

Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als „Schäfermonde“ fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich (Raumfahrer.net berichtete). Aus den jetzt geplanten Aufnahmen sollen nach einer entsprechenden Bildbearbeitung zwei kurze Videosequenzen erstellt werden.

Am 13. März wird sich die ISS-Kamera in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (kurz „VIMS“), auf die Hauptringe des Saturn richten und diese abbilden. Dabei steht speziell der äußere Bereich des B-Ringes auf dem Beobachtungsprogramm, welcher dabei über einen Zeitraum von rund sechs Stunden mit der Telekamera abgebildet werden soll. Aus diesen Aufnahmen wollen die beteiligten Wissenschaftler eine kurze Videosequenz erstellen, auf der die im B-Ring angeordneten Speichenformationen erkennbar sein sollen. Diese Strukturen wurden erstmals auf den Aufnahmen der Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 ausgemacht, welche den Saturn bereits Anfang der 1980er Jahre passierten. Diese auf Fotoaufnahme in hellen Farben erkennbaren Speichen sind im Durchschnitt lediglich etwa 100 Kilometer breit und erstrecken sich radial über eine Strecke von bis zu 20.000 Kilometer in das Ringsystem hinein.

Bei diesen ‚Speichen‘ handelt es sich um lediglich vorübergehend auftretende Erscheinungen, welche sich üblicherweise innerhalb von wenigen Stunden ausbilden und dann wieder auflösen. Die Planetenforscher gehen davon aus, dass diese Speichenstrukturen durch elektrisch aufgeladene Staubpartikel verursacht werden, welcher durch elektrischen Abstoßungskräfte vorübergehend aus dem B-Ring herausgedrückt werden. Es wird vermutet, dass die Speichen ein saisonales Phänome darstellen, welche sich nur zu bestimmten Zeiten während eines knapp 30 Jahre andauernden Saturnjahres bilden. Mit dem weiteren Fortschreiten der Jahreszeiten auf dem Saturn und dem Einsetzen des Sommers auf der nördlichen Planetenhemisphäre, so die Prognose der Wissenschaftler, sollten sie dann nicht mehr auftreten.

Periapsis
Am 14. März 2015 wird Cassini schließlich um 16:49 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 214, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 313.780 Kilometern passieren.

Am darauffolgenden Tag soll die ISS-Kamera zusammen mit dem VIMS-Spektrometer eine Sternbedeckungen dokumentieren. Hierbei wird der im Sternbild Schlangenträger gelegene Stern X Ophiuchi von Teilen des Ringsystems des Saturn bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve des Sterns erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche X Ophiuchi bei dieser Okkultation bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können hierbei eventuelle minimale Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche erst kürzlich durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch ‚Einschläge‘ von Meteoroiden verursacht wurden.

Anschließend stehen erneut der F-Ring und danach der D-Ring – der innerste der Hauptringe des Saturn-Ringsystems – auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Cassini wird während der letzten Monate der Mission im Jahr 2017 die Gelegenheit erhalten, speziell den D-Ring ausführlich und aus kürzester Distanz zu studieren (Raumfahrer.net berichtete). Durch diese für den 15. März vorgesehenen Untersuchungen soll unter anderem die Partikeldichte im Bereich des inneren D-Rings ermittelt werden – eine Information, welche für den sicheren Betrieb der Raumsonde im Jahr 2017 von essentieller Bedeutung sein wird.

Der Titan-Vorbeiflug T-110

Am 16. März steht dann der Höhepunkt dieses 214. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 15:30 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,7 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 2.274,5 Kilometern passieren. Die mit diesem mittlerweile 111. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-110“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung. Neben dem ISS-Kamerasystem sollen dabei in erster Linie die Instrumente CIRS und VIMS genutzt werden, um die Oberfläche und die Atmosphäre des Titan zu untersuchen sowie um ein Temperaturprofil zu erstellen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird dann auch das VIMS die wissenschaftlichen Beobachtungen dominieren. Das Instrument soll dabei unter anderem verschiedene Oberflächenstrukturen wie die Umgebung des Sinlap-Impaktkraters in der östlichen Fensal-Region und die im Bereich des Titan-Nordpols gelegenen, mit flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten SeenKraken Mare, Punga Mare und Ligeia Mare abbilden.

Das VIMS wird auch in den Stunden nach dem Flyby aktiv sein. Zusammen mit dem CIRS-Spektrometer sollen hierbei speziell Temperaturdaten von der Nachtseite des größten Saturnmondes gesammelt werden. Weitere Datensätze sollen Informationen über die chemische Zusammensetzung der Titanatmosphäre liefern und Reflektionen des Sonnenlichts zeigen, welches sich an den Oberflächen der bisher rund 400 auf dem Titan entdeckten Seen spiegelt.

Neben den wissenschaftlichen Untersuchungen ist dieser Titan-Vorbeiflug auch deshalb von Bedeutung, weil dabei die Flugbahn der Raumsonde dahingehend geändert werden soll, dass die Inklination der Flugbahn innerhalb des Saturnsystems auf einem Wert von nur noch 0,3 Grad verringert wird. Durch diese ’neue‘ Flugbahn wird sich den Wissenschaftlern in den kommenden Monaten die Gelegenheit bieten, speziell die Ringe des Saturn wieder in ihrer Kantenstellung zu beobachten.

Der Abschluss des Orbits Nummer 214
Nach dem Abschluss der Titan-Kampagne wird die Raumsonde Cassini am 20. und am 22. März zunächst Teilbereiche des diffusen E-Rings des Saturn abbilden, welcher sich in erster Linie aus Staubpartikeln zusammensetzt. Durch die bei diesen Beobachtungen gegebenen Beleuchtungsverhältnisse lassen sich speziell diese Staubteilchen besonders gut untersuchen.

Am 25. März wird die ISS-Kamera zudem die Monde Titan, Rhea und Mimas abbilden, welche sich dabei zusammen im Aufnahmebereich der Telekamera befinden werden.

Am 26. März beginnt schließlich eine über zwei Tage andauernde Beobachtungskampagne des im Mittel 1.436 Kilometer durchmessenden Saturnmondes Iapetus, welcher sich dabei etwa etwas mehr als eine Million Kilometer von der Raumsonde entfernt befinden wird. Die Aufnahmen werden speziell die nördliche Hemisphäre des mit einer zweigeteilten Oberfläche versehenen Mondes Iapetus wiedergeben, wo sich zwei größere Impaktbecken – Tungis und Roland – befinden. Auch eines der markantesten Merkmale von Iapetus – ein rund 1.300 Kilometer langer, etwa 20 Kilometer breiter und bis zu 13 Kilometer hoher Bergrücken – sollte auf den Aufnahmen erkennbar sein.

Am 28. März 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 17:41 MEZ in einer Entfernung von rund 3,2 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 214. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 215 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen.

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 (Raumfahrer.net berichtete).

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Raumsonde Cassini startet den Saturnumlauf Nummer 213 (25. Januar 2015)
• Cassini: Der Saturnumlauf Nummer 212 beginnt (24. Dezember 2014)
• Raumsonde Cassini: Der Orbit Nummer 211 hat begonnen (15. November 2014)
• Ein verborgener Ozean auf dem Saturnmond Mimas? (19. Oktober 2014)
• Saturnmond Hyperion ist elektrostatisch aufgeladen (18. Oktober 2014)
• Saturnmond Titan: Temperatursturz über dem Südpol (8. Oktober 2014)

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

Am 29. August 2013 wird die Raumsonde Cassini um 16.49 Uhr MESZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,03 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 198. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 53,4 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 29 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 197“ – insgesamt 38 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Ein Großteil dieser Kampagnen wird erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt jedoch ein gesteuerter Vorbeiflug am größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan dar.

Die ersten Beobachtungen sollen bereits fünf Stunden nach dem Beginn des neuen Orbits erfolgen, wobei die ISS-Kamera den Saturn abbilden wird. Mittels der dabei geplanten Abbildungen der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ sind, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in den Atmosphären des Saturn lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. Bis zum 20. September sind neun weitere solcher Beobachtungen vorgesehen.

Monde und Ringsystem

Zunächst wird sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler jedoch auf verschiedene Saturnmonde konzentrieren. Am 30. August wird sich die ISS-Kamera nach einer kurzen Beobachtung des durchschnittlich 1.436 Kilometer durchmessenden Saturnmondes Iapetus dabei auf den kleinen, äußeren Saturnmond Kiviuq richten. Mittels der aus einer Entfernung von rund 12,4 Millionen Kilometern angefertigten Aufnahmen soll die Ausrichtung von dessen Rotationsachse und die Position des Nordpols bestimmt werden.

Am 4. September wird die Raumsonde den Mond Titan in einer Entfernung von 531.399 Kilometern passieren. Im Rahmen dieses nicht gesteuerten Vorbeifluges soll die ISS-Kamera diverse Aufnahmen von dem Mond anfertigen, mit denen in erster Linie die Titanatmosphäre und eventuell dort vorhandene Wolkenformationen abgebildet werden sollen. Vergleichbare Beobachtungen werden nochmals zwei Tage später erfolgen. Zuvor wird sich die Kamera jedoch am 5. September auf einen weiteren kleinen Mond, den lediglich etwa 15 Kilometer durchmessenden Mond Tarvos, richten. Auch bei diesem soll aus einer Entfernung von diesmal rund 14,4 Millionen Kilometern die Position von dessen Nordpol ermittelt werden.

Am 7. September steht dann der F-Ring des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm. Bei dieser Beobachtungssequenz gilt das wissenschaftliche Interesse speziell den diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe sowie deren Interaktion mit den in der Nähe befindlichen Monden. Frühere Beobachtungen zeigten, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Struktur des F-Ringes gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als „Schäfermonde“ fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich.

Am 10. September wird Cassini schließlich um 15.48 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 198 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von rund einer Million Kilometern passieren. In dieser Phase des Orbits sollen mehrere der kleineren inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. 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 astrometrischer Beobachtungen sind für den 14. und 19. September vorgesehen.

Etwa 90 Minuten nach dem Passieren der Periapsis steht eine Sternokkultation auf dem Beobachtungsprogramm. Neben der ISS-Kamera wird hierbei eines der Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen. Bei dieser Okkultation wird der veränderliche Stern W Hydrae von Teilen des Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von W Hydrae erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken.

Außerdem wird sich die ISS-Kamera am 10. September auf einen Teilbereich des äußeren A-Ringes richten, wobei unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ dokumentiert werden sollen. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ und Massekonzentrationen innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Vorbeiflug am Titan

Zwei Tage nach dem Passieren der Periapsis wird die Raumsonde Cassini schließlich am 12. September um 9.44 MESZ den Saturnmond Titan zum 95. mal im Rahmen eines zielgesteuerten Vorbeifluges passieren. Im Rahmen dieses als „T-94“ bezeichneten Vorbeifluges wird die Raumsonde die Oberfläche des Titan mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Höhe von 1.400 Kilometern überfliegen.

Während der Annäherungsphase an den Titan soll ein weiteres Instrument, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans auf der Nachtseite des Titan durchzuführen. Das Ziel der Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Zusätzlich sollen hierbei durch Abtastungen, welche im mittleren und fernen Infrarotbereich erfolgen, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmt werden.

Im Anschluss an diese Messungen wird die ISS-Kamera Teilbereiche der Nordpolregion des Titan und von dessen nördlichen Hemisphäre abbilden und ein aus 13 Einzelaufnahmen bestehendes Mosaik erstellen. Diese Aufnahmen sollen diverse Details über die dort befindlichen Seen aus Kohlenwasserstoffverbindungen enthüllen und eine immer noch existierende größere Datenlücke in den bisherigen Titanaufnahmen der ISS-Kamera schließen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird schließlich das VIMS-Instrument für etwa zwei Stunden die wissenschaftlichen Arbeiten der Raumsonde dominieren und dabei diverse Abbildungen der Oberfläche dieses Mondes erstellen. Neben verschiedenen Kohlenwasserstoffseen, unter anderen werden Ligeia Mare, Punga Mare und Mackay Lacus abgebildet, werden dabei auch mehrere ausgedehnte Dünenfelder in den Aufnahmebereich des VIMS-Spektrometers geraten. Durch den Abgleich mit früheren Beobachtungsdaten sollen eventuell erfolgte Veränderungen auf der Titanoberfläche untersucht werden. Nach dem Passieren des Titan wird dann die ISS-Kamera weitere Aufnahmen anfertigen, mit denen in erster Linie eventuell zu diesem Zeitpunkt vorhandene Wolkenstrukturen in dessen Atmosphäre abgebildet werden sollen.

Für die folgenden Tage sind weitere Beobachtungen des F-Ringes und des Titan vorgesehen. Zusätzlich soll die ISS-Kamera am 26. September versuchen, den erst im Jahr 2009 entdeckten Phoebe-Ring abzubilden, welcher sich in einer Entfernung von rund 12 Millionen Kilometern zum Saturn erstreckt. Hierbei soll speziell nach dem Schatten Ausschau gehalten werden, den der Saturn an diesen Tag auf diesen Ring wirft.

Am 27. September 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 17.02 MESZ in einer Entfernung von rund 2,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 198. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 199 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 14. Oktober 2013 in einer Entfernung von dann lediglich 961 Kilometern passiert werden wird.

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: CICLOPS, JPL, The Planetary Society.

Am 5. August 2013 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 18.38 Uhr MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,03 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 197. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 53,4 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 knapp 24 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 196“ – insgesamt 34 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Der Großteil dieser Kampagnen wird erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben.

Im Rahmen ihrer ersten Beobachtungssequenz wird sich die Kamera jedoch am 10. August zuerst auf den Saturnmond Iapetus richten und diesen in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), abbilden. Zum Zeitpunkt der Beobachtungen wird sich dieser im Mittel 1.436 Kilometer durchmessenden Saturnmond in einer Entfernung von rund 4,91 Millionen Kilometern zu Cassini befinden, weshalb es nicht möglich sein wird, Details von dessen zweigeteilten Oberfläche abzubilden. Auch eines der markantesten Merkmale von Iapetus, ein rund 1.300 Kilometer langer, 20 Kilometer breiter und bis zu 13 Kilometer hoher Bergrücken wird auf den Aufnahmen nicht erkennbar sein.

Vielmehr sollen die beiden Instrumente eine Sternokkultation dokumentieren. Iapetus wird dabei den im Sternbild Orion gelegenen Stern Bellatrix bedecken. Sollte Iapetus von einer dünnen Atmosphäre umgeben sein, so würde das Licht des Sterns unmittelbar vor und nach der Bedeckung durch den Mond minimal abgeschwächt. Zudem ließe sich durch die Messungen des UVIS-Spektrometers die ungefähre Dichte dieser Exosphäre ermitteln.

Im Anschluss an diese Atmosphärensuche wird sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler auf den Saturn richten. Dieser soll zunächst ebenfalls mit dem UVIS-Spektrometer unter der Benutzung verschiedener UV-Kanäle abgebildet werden. Am 12. und 13. August wird zudem ein weiteres Spektrometer, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), im Rahmen von drei Observationen die Tagseite und die nördliche Polarregion des Ringplaneten abbilden. All diese Beobachtungen werden durch zusätzliche ISS-Aufnahmen ergänzt.

Durch eine für den 14. August geplante Abbildung der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera sollen anschließend erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in den Atmosphären des Saturn lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. Diese Beobachtung ist Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“. Bis zum 29. August sind weitere 14 dieser jeweils nur wenige Minuten andauernden Beobachtungen vorgesehen.

Im Anschluss an die erste Sturmbeobachtungskampagne sollen jedoch zunächst mehrere der kleineren inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. 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.

Am 17. August wird Cassini um 17.35 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 197 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von rund einer Million Kilometern passieren. Bereits mehrere Stunden zuvor wird sich die ISS-Kamera auf einen Teilbereich des äußeren A-Ringes richten, wobei unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ dokumentiert werden sollen. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Etwa 90 Minuten nach dem Passieren der Periapsis steht eine weitere Sternokkultation auf dem Beobachtungsprogramm. Neben der ISS-Kamera wird hierbei ein drittes Spektrometer, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen. Bei dieser Okkultation wird der veränderliche Stern W Hydrae von Teilen des Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von W Hydrae erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken.

Für die folgenden Tage stehen weitere Beobachtungen des Ringsystems, eine Suche nach Wolkenformationen in der Atmosphäre des größten Saturnmondes, des 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, sowie die Erstellung einer kurzen Videosequenz des F-Ringes auf dem Arbeitsprogramm der Raumsonde.

Bei der Beobachtung des F-Ringes gilt das wissenschaftliche Interesse speziell den diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe sowie deren Interaktion mit den in der Nähe befindlichen Monden. Frühere Beobachtungen zeigten, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Struktur des F-Ringes gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als „Schäfermonde“ fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich. Am 29. August werden ISS-Kamera und VIMS-Spektrometer zudem eine weitere Sternokkultation, diesmal wird der Stern Beta Andromedae vom Ringsystem bedeckt, dokumentieren.

Nur wenige Stunden nach dieser finalen Beobachtungssequenz wird die Raumsonde Cassini schließlich um 16.49 MESZ in einer Entfernung von rund 2,1 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 197. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 198 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 12. September 2013 in einer Entfernung von rund 1.400 Kilometern passiert werden wird.

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 Axel Orth. Quelle: Raumfahrer.net/Planetary Society/FU Berlin.

Am 10. September ist Cassini in nur 1.640 Kilometern Entfernung an dem Saturnmond Iapetus vorbei geflogen. Im Gegensatz zu den von Cassini oft besuchten Monden innerhalb der Titanbahn ist Iapetus wegen seiner wesentlich größeren Entfernung vom Saturn und seiner überdies um 15 Grad zur Saturnsystem-Ebene geneigten Bahn schwer zu erreichen. Ein Vorbeiflug kostet relativ viel Manövriertreibstoff, so dass dies der einzige Besuch bleiben wird, sowohl in der laufenden primären als auch in der folgenden erweiterten Mission. Dabei ist Iapetus, der drittgrößte Mond des Saturn, einer der bemerkenswertesten Körper unseres gesamten Sonnensystems.

Diese Umstände waren den Wissenschaftlern und Ingenieuren des Cassini-Teams natürlich auch bewusst, weshalb sie in den Ausflug zu Iapetus alles hinein gesteckt hatten, was ging: In einem an der Freien Universität Berlin schon seit Langem ausgeklügelten Plan wurde jede Phase des Fluges mit Beobachtungen gespickt. Alle für den Vorbeiflug sinnvollen Instrumente wurden genutzt. Selbst das Radar-Instrument, das sonst nur bei Vorbeiflügen am Titan zum Einsatz kommt, wurde diesmal aktiviert, und die Mitglieder dieses Instrumententeams freuten sich vor dem Vorbeiflug schon darauf, auch mal Radardaten von Landschaften interpretieren zu dürfen, von denen gleichzeitig gestochen scharfe Bilder vorliegen – wovon beim dunstverhüllten Titan ja keine Rede sein kann.

Der Vorbeiflug selbst gelang fehlerfrei. Erst als es daran ging, die Datenflut zur Erde zu übertragen, gab es eine Panne: 21 Minuten nach Beginn unterbrach Cassini die Übertragung und schaltete sich in einen Sicherheitsmodus, in dem nur noch die wichtigsten Grundfunktionen ausgeführt werden. Die Ursache dafür war der vorübergehende Ausfall eines Bauteils des Datenrekorders, vermutlich verursacht durch den Einschlag eines kosmischen Strahlenteilchens. Solche Ausfälle gibt es gelegentlich und sie bedeuten weiter keine Gefahr für die Sonde, sie sind nur ebenso ärgerlich wie nicht zu vermeiden. Das Team kann allerdings von Glück reden, dass dieser Ausfall nicht einige Stunden eher auftrat, denn dann hätte die einzigartige Beobachtungskampagne wohl ein abruptes Ende gefunden. Mittlerweile ist Cassini wieder im Normalbetrieb und es steht fest, dass durch den Ausfall keinerlei Schaden entstanden ist, bis auf die mehrtägige Verzögerung beim Übertragen der Daten.

Der Ausflug zu Iapetus war ein voller Erfolg, soviel steht schon fest. Dipl.-Ing. Tilmann Denk von der FU Berlin, der für die Planung der Kamerabeobachtung des Vorbeiflugs verantwortlich war, sagte in einer Pressemitteilung: „Die Bilder verblüfften mich noch viel mehr, als ich es mir in der Planungsphase vorgestellt hatte. Jede neu hereingekommene Aufnahme hatte ihren eigenen Charme. Zuerst die Bilder im Gegenlicht, welche die Formen der Landschaft schön zeigen; dann die höchstaufgelösten Bilder, die einem das Gefühl geben, ganz nah dran zu sein, und schließlich die Bilder vom Abflug, als die helle Hemisphäre mit ihrem kleinskaligen komplexen Muster aus hellen und dunklen Gebieten ins Bildfeld rückte. Über sieben Jahre Planung haben sich plötzlich in konkrete Bilder verwandelt.“

Seit Jahrhunderten ist bekannt, dass Iapetus eine helle und eine dunkle Seite hat. Schon das ist ein einzigartiges Merkmal. Bei einem ersten, einigermaßen nahen Vorbeiflug Ende 2004 hatten die Bilder außerdem überraschend einen bis zu 20 Kilometer hohen, umlaufenden Bergrücken praktisch genau auf dem Äquator des Mondes enthüllt – eine Struktur, die man ebenfalls noch auf keinem anderen Körper gesehen hatte (Raumfahrer.net berichtete). Der Vorbeiflug am 10. September nun führte in 100mal geringerer Entfernung an dieser rätselhaften Welt vorbei, und allein schon die von den beiden Kameras übertragenen Bilder enthüllten schlagartig, dass Iapetus in visueller Hinsicht die wohl bizarrste Oberfläche des Sonnensystems hat.
Iapetus umkreist – wie andere Monde auch – Saturn in „gebundener Rotation“, das heißt, er wendet Saturn immer dieselbe Seite zu; folglich zeigt auch immer dieselbe „Bugseite“ in Richtung seiner Flugbahn um den Saturn, und immer dieselbe „Heckseite“ in die entgegengesetzte Richtung. Die Bugseite zeichnet sich dadurch aus, dass sie sehr dunkel ist, während die Heckseite so hell ist wie frisch gefallener Schnee, wie bei diesem Vorbeiflug erstmals so deutlich zu sehen ist. Auch der äquatoriale Bergrücken wurde diesmal in nie zuvor gesehener Detailliertheit fotografiert. Es gab schon Spekulationen, ob vielleicht beide Strukturen von demselben Ereignis verursacht wurden. Aber wie die neuen Bilder nun zeigen, kann das nicht der Fall sein: Der Bergrücken muss sehr alt sein, während die Zweifarbigkeit des Mondes sich erst in geologisch jüngster Zeit gebildet haben kann.

Denn sieht man sich die neuen Bilder von dem Bergrücken an, stellt man schnell fest: Er ist ebenso von Kratern übersät wie die ihn umgebende, tiefer liegende Landschaft. An vielen Stellen ist der Rücken auch unterbrochen – es liegt nahe, dass er hier von großen Meteoriteneinschlägen lokal eingeebnet wurde. Demnach muss der Bergrücken dem Bombardement aus dem All ebenso lange ausgesetzt gewesen sein wie die restliche Oberfläche des Mondes. Iapetus ist offenbar schon vor langer Zeit tektonisch erstarrt, anders als Welten wie etwa Dione oder vor allem Enceladus, die heute noch tektonisch aktiv sind. Wissenschaftler haben schon vermutet, dass Iapetus sogar in einem ungewöhnlich frühen Stadium erstarrt ist und sich der Bergrücken und überhaupt die walnussartige Form des Mondes aus genau diesem Grunde gebildet haben (Raumfahrer.net berichtete).
Auch wurde spekuliert, dass der Mond ehemals im Ganzen sehr hell gewesen sein dürfte und die Verdunklung der Bugseite durch eine Schicht aus dunklem Material verursacht wurde, die sich auf dem Mond abgelagert hat. Die neuen Bilder haben dies bestätigt. Darüber hinaus zeigen sie aber auch neue, enthüllende Details: Die schwarze Schicht ist nicht vollständig geschlossen. An manchen Stellen schimmert der schneeweiße Untergrund durch. Diese Perforationen der schwarzen Schicht müssen durch Meteoriteneinschläge verursacht worden sein, die erst nach der Bildung der Schicht stattgefunden haben. Diese Einschläge sind nun einerseits recht klein, wurden also durch kleine Meteoriten verursacht. Diese kommen statistisch häufiger vor als große Meteoriten. Trotzdem sind auf den Bildern nicht viele solcher Einschläge zu entdecken – die schwarze Schicht ist immer noch weitestgehend geschlossen. Das lässt nur einen Schluss zu: Die schwarze Schicht ist erst vor Kurzem entstanden! Außerdem kann die Schicht nicht sehr dick sein, wahrscheinlich maximal nur einige Meter. Es ist zu erwarten, dass sich im Lauf der kommenden Jahrzehntausende immer weitere Einschlagskrater in der schwarzen Schicht bilden, bis sie irgendwann mit weiß durchscheinenden Flecken übersät ist oder sogar ganz verschwindet. (Denkbar ist allerdings ebenso, dass der Nachschub an schwarzem Material auch heute noch anhält und die aufgerissenen weißen Löcher bald wieder überdeckt sind.)

Das Wassereis, das Iapetus´ weißen Untergrund bildet, sieht einer Schneelandschaft verblüffend ähnlich und stellt unsere vom winterlichen Schneefall geprägten Sehgewohnheiten auf den Kopf: Man möchte in den Bildern aus der Übergangszone immer wieder eine tiefdunkle, teilweise weiß verschneite Landschaft sehen. Aber wie die Bilder von den kleinen Meteoriteneinschlägen auf der Bugseite eindeutig beweisen, war es in Wirklichkeit umgekehrt: Über einem schneeweißen Mond, der einst ausgesehen haben mag wie Enceladus heute noch, ist eine Art schwarzer Schnee niedergegangen. Die Vorstellung von langsam herabtaumelnden schwarzen Schneeflocken ist übrigens auch falsch – Iapetus hat keine Atmosphäre, die das schwarze Material hätte abbremsen können, also dürfte eher „herabprasseln“ das richtige Wort sein.

Aus welchem Material die schwarze Schicht nun eigentlich besteht, ist noch weitgehend (und wörtlich) im Dunkeln, doch werden sicher bald die Wissenschaftler der anderen Instrumente etwas dazu zu sagen haben. Auf den Bildern aus der Übergangszone zwischen schwarzer Schicht und weißem Untergrund kann man jedenfalls erahnen, wie die Ablagerung vor sich gegangen sein muss. Iapetus könnte zum Beispiel mit seiner Bugseite voran durch eine Art „Wolke“ – freilich von gigantischen Ausmaßen, nämlich größer als der Mond selbst – aus dem geheimnisvollen schwarzen Material geflogen sein. Könnte das Material auch von einem der Saturnringe stammen? Nein, denn Iapetus´ Orbit liegt weit außerhalb aller bekannten Saturnringe, deswegen kommen diese als Verursacher nicht in Frage.

Auf jeden Fall hat das Material praktisch die gesamte Bugseite des Planeten mit einer geschlossenen Schicht überzogen. Im Mittelpunkt der Bugseite – also am Durchdringungspunkt der gedachten Flugbahn des Mondes – müssen die Teilchen des schwarzen Materials senkrecht auf die weiße Oberfläche aufgetroffen sein. Je weiter man von diesem gedachten Durchdringungspunkt nach außen geht, desto flacher wird der Winkel, in dem das schwarze Material in einer ballistischen Kurve vom „Himmel“ fiel. Ganz außen, am Rand, müssen die schwarzen Teilchen schließlich tangential, also in extrem flachem Winkel auf die Oberfläche gefallen sein. In dieser Übergangszone zwischen hellem und dunklem Gebiet konnte sich das von keinem Atmosphärenwiderstand gebremste, also sehr schnell und somit fast waagerecht einfliegende schwarze Material nur noch auf Hängen ablagern, die der Flugrichtung des Mondes abgewandt liegen, während die gegenüberliegenden Hänge schlichtweg im „Flugschatten“ lagen und somit weiß blieben.

Auf dem Großbild der Heckseite des Mondes kann man sogar einige „Strahlen“ von schwarzem Material sehen, die sich offenbar bis weit auf die Heckseite verirrt haben. Über die physikalischen Prozesse, die für solche Phänomene zweiter Ordnung verantwortlich sind, wird man sicher noch lange rätseln.

Bis jetzt ist es, gemessen an Vorbeiflügen an anderen Saturnmonden, aus Wissenschaftlerkreisen verdächtig ruhig, was frühe Interpretationen der Daten angeht. Natürlich wusste man schon seit Jahren, dass dieser Vorbeiflug ungewöhnlich interessantes Datenmaterial liefern würde. Aber nun, wo es soweit ist und die Bilder und Daten tatsächlich da sind, scheinen selbst die Cassini-Forscher zunächst einmal nur zu staunen und zu bewundern – wie wir alle.

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Ein Beitrag von Kirsten Müller

Cassini ist am 30. August am Saturnmond Rhea und am 31. August am Titan vorbeigeflogen. Nicht nur bescherten diese beiden Vorbeiflüge den Wissenschaftlern eine Reihe von Daten, die noch ausgewertet werden müssen, auch halfen diese Begegnungen dabei, die Sonde in Richtung Japetus zu lenken. Dennoch mussten die Missionsplaner für das Japetus-Manöver nicht unbeträchtliche Mengen des kostbaren Manövriertreibstoffs aufwenden, daher wird dies gleichzeitig das letzte Mal sein, dass Cassini seine Instrumente auf diesen Mond richten wird. Der Vorbeiflug wird etwa 100 Mal näher sein als jener Silvester 2004, von dem kürzlich die Ergebnisse veröffentlicht worden sind (raumfahrer.net berichtete).

Drei mysteriöse Eigenschaften des Mondes geben den Wissenschaftlern Rätsel auf: seine seltsame Walnussform, eine überraschend hohe Bergkette direkt auf seinem Äquator und ein starker Helligkeitsunterschied zwischen seinen beiden Halbkugeln: die Halbkugel, die während der Umläufe um den Saturn in Richtung der Bewegung zeigt, ist schwarz wie Teer, während die „hintere“ Seite weiß wie Schnee ist. Die dunkle Region wird nach ihrem Entdecker „Cassini-Region“

Über die Herkunft dieser schwarzen Materie gibt es verschiedene Hypothesen: Kommt sie von innerhalb oder von außerhalb des Mondes? Handelt es sich um Reste eines oder mehrerer anderer Monde? Kommt sie von Einschlägen durch Meteoriten, ist es Kometenstaub? „Wir sind auf der Suche nach dem Pinsel, der Japetus’ dunkle Seite gefärbt haben könnte“, sagt Cassini-Projektwissenschaftler Dennis Matson vom NASA Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien. Seine Kollegin Amanda Hendrix vom Cassini Ultraviolet Imaging Spectrometry Team und Hauptautorin einer Veröffentlichung, die über die möglichen Quellen dieser Materie bald im Magazin „Icarus“ erscheinen wird: „Dieses dunkle Material kommt an mehreren Stellen im Saturnsystem vor und könnte, außer auf Japetus, noch auf vielen anderen Monden vorkommen.“ Die Materie zeigt einen leicht rötlichen Ton, den man auf dem Mond Hyperion, der in der Vergangenheit von einem gewaltigen Einschlag heimgesucht worden war, auch beobachten kann. Es wird angenommen, dass dieser Einschlag auf Hyperion Japetus dunkel gefärbt hat.

Den Vermutungen einer anderen Icarus-Veröffentlichung zufolge, von Dale Cruikshank vom NASA Ames Research Center in Moffett Field, Kalifornien, und seinen Kollegen, besteht das dunkle Material auf Japetus und auf dem kleinen Mond Phoebe aus den gleichen komplexen probiotischen Kohlenwasserstoffen, die im Entstehen des irdischen Lebens eine Rolle gespielt haben könnten. Diesen Chemikalen, sogenannten polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, begegnet man sowohl zuhause im Garten beim Grillen als auch auf Kometen, Meteoriten und dem Staub, der sich im freien Weltruam aufhält und aus welchem Planeten entstehen.

Insgesamt zwölf Instrumente von Cassini werden bei dem Vorbeiflug auf Japetus gerichtet sein. Es ist geplant, die chemische Zusammensetzung seiner Oberfläche zu erforschen, nach Beweisen für eine Atmosphäre oder für Eruptionen von Gasen zu suchen und die Temperatur der Oberfläche bei Nacht zu messen. Zum ersten Mal wird dicht genug an einem anderen Mond als Titan vorbeigeflogen, um mit Cassinis Synthetic Aperture Radar Radaraufnahmen machen zu können. Ein breites Gebiet wird aufgenommen werden können, worunter die äquatoriale Bergkette und verschiedene Regionen mit Kratern und Becken. Man könnte durch diese Messungen möglicherweise die Höhen dieser Regionen bestimmen. „Es ist besonders schön, dass wir jetzt Radaraufnahmen von einem Objekt machen können, von dem wir auch gleichzeitig Fotos haben“, sagt Steve Ostro, Radarwissenschaftler beim Jet Propulsion Laboratory (JPL). Bis heute, so Ostro, ist das Radarinstrument nur dazu benutzt worden, die Oberfläche des wolkenbedeckten Saturnmondes Titan aufzunehmen. Die Oberfläche von Japetus ist leicht sichtbar. „Jetzt können wir lernen, wie man Radarbilder von einem eisigen Körper interpretieren kann. Bei Titan wissen wir, wegen seiner wolkigen Atmosphäre, oftmals nicht, was wir uns mit den Radargeräten eigentlich anschauen, aber bei Japetus werden wir das ganz genau wissen.“ Einige Ergebnisse dieser Analyse werden Mitte Oktober bei einer planetenwissenschaftlichen Konferenz in Orlando, Florida, präsentiert werden.

Update: Hier ein erstes Rohbild des Rückens, aufgenommen aus etwa 62.000 Kilometer Entfernung während der Annäherung an Japetus:

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: Raumfahrer.net.

Erstmals entdeckt wurde der im Sonnensystem einzigartige Bergrücken auf dem Äquator des Mondes Ende 2004 (RN berichtete) und hat seitdem für vielerlei Spekulationen über sein Zustandekommen gesorgt. Nun ist Cassini auf dem Weg zu seinem einzigen nahen Vorbeiflug an dem rätselhaften Mond – 100mal so nahe wie 2004 – und schon die ersten Rohbilder sind spektakulär:

Man sieht, dass es sich tatsächlich um einen durchgehenden Rücken handelt, nicht etwa um eine Abfolge von Bergen. Die starke Verkraterung des Rückens lässt darauf schließen, dass er ähnlich alt sein dürfte wie die sonstige Oberfläche des Mondes und nicht erst nachträglich entstanden ist. Über weitere Ergebnisse des Vorbeiflugs werden wir Sie zeitnah informieren.

Dieses Bild entstand aus einer Entfernung von 62.331 Kilometern. Ein Großteil von Iapetus´ Oberfläche liegt noch im Dunkeln. Erst während der größten Annäherung und wenn Cassini sich wieder von dem Mond entfernt, wird der größte Teil der Oberfläche von der Sonne erhellt sein.

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Ein Beitrag von Kirsten Müller. Quelle: ciclops.org; NASA/JPL

Hyperion hat einen ungeregelten Spin und umkreist den Saturn einmal in 21 Tagen. Besonders zeichnet er sich durch seine poröse, schwammähnliche Struktur aus. Grund für diese Struktur, so die Wissenschaftler, ist seine geringe Dichte, welche etwa die Hälfte jener von Wasser beträgt. Dies konnte beim Flyby im September 2005 festgestellt werden, bei dem genaue Messungen der Masse und Größe des Mondes durchgeführt wurden.

„Während des Vorbeiflugs verursachte der Mond eine winzige, aber messbare Abweichung von Cassinis Umlaufbahn. Anhand dieser Abweichung konnten unsere italienischen Kollegen die Masse relativ genau berechnen“, sagt Nicole Rappaport, stellvertretende Leiterin des Cassini Radio Science Team beim Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien. „Aus Bildaufnahmen ließ sich außerdem Hyperions Volumen bestimmen, woraus sich schließlich die Dichte errechnen ließ.“

Nach anfänglichen Vermutungen war die Ursache von Hyperions ungewöhnlicher Oberfläche dunkel gefärbtes Material, das sich erst auf den Böden von Kratern bildet und durch die Einwirkung von Sonnenlicht tiefer in die Oberfläche einschmilzt. Den neuen Messungen zufolge sorgen jedoch die niedrige Dichte und folglich die niedrigen Anziehungskräfte an der Oberfläche des Mondes dafür, dass die Krater, die sich auf Hyperion bilden, anders aussehen als die Krater auf anderen, dichteren Himmelskörpern im Sonnensystem. Schlägt ein Objekt auf Hyperions poröser Oberfläche ein, bildet es einen Krater, indem es die Oberfläche „eindrückt“, statt durch seinen Einschlag andere Materie wegzustoßen. Außerdem verschwindet durch die niedrige Gravitation des Mondes viel Materie, die durch den Einschlag weggeschleudert wird, in den Weltraum, statt auf den Mond zurückzufallen. Dadurch sehen Hyperions Krater ausgeprägter aus als bei anderen Himmelskörpern und sind nicht so sehr von Staub und Abfall umgeben.

Auch wurde die Zusammensetzung des Mondes erforscht. So wurden, neben Wasser- und Kohlenstoffdioxideis, in den Kratern Kohlenwasserstoffe entdeckt.

Damit ist Hyperion ein weiterer Ort in unserem Sonnensystem, auf dem Chemikalien vorkommen, welche die Basis für Leben bilden. „Die Anwesenheit dieser Kohlenwasserstoffe ist besonders interessant für uns, da sie auch in Kometen, Meteoriten und dem Staub in unserer Galaxie vorkommen“, so Dale Cruikshank, Planetenwissenschaftler beim NASA Ames Research Center in Moffett Field, Kalifornien, Hauptautor der Nature-Veröffentlichung. „Wenn man diese Moleküle in Eis einbettet und mit ultraviolettem Licht bestrahlt, bilden sich neue, biologisch signifikante Moleküle. Das braucht nicht zu bedeuten, dass wir jetzt Leben gefunden haben, ist aber ein weiteres Indiz dafür, dass die grundlegende Chemie für Leben im Universum weit verbreitet ist.“

Cassinis Ultraviolett-Spektrograph und Visual and Infrared Mapping Spectrometer, mit denen sich die chemischen und mineralischen Eigenschaften des Mondes untersuchen lassen, haben verschiedene Variationen in der Zusammensetzung von Hyperions Oberfläche festgestellt. So wurde Wassereis gefunden, ebenso wie festes Kohlenstoffdioxid (Trockeneis), das sich auf unerwartete Weise mit dem Wassereis gemischt hat. Messungen der hellsten Regionen von Hyperions Oberfläche zeigen kristallines Wassereis, genau wie auf der Erde.

„Größtenteils besteht Hyperions Oberfläche aus einer Mischung von Wassereis und organischem Staub, allerdings ist auch viel gefrorenes Kohlenstoffdioxid vorhanden. Es ist kein reines Kohlendioxid, sondern hängt irgendwie mit anderen Molekülen zusammen“, erklärt Cruikshank.

Frühere Messdaten von anderen Saturnmonden sowie von den Jupitermonden Callisto und Ganymed lassen vermuten, dass das molekulare Kohlenstoffdioxid auf verschiedene Arten mit anderen Oberflächen „Komplexe“ bildet oder sich dort anhängt. Cruikshank: „Wir nehmen an, dass einfaches Kohlendioxid längerfristig von den Monden des Saturn verdampft. Hängt es jedoch mit anderen Molekülen zusammen, ist es viel stabiler.“

Amanda Hendrix, Cassini-Wissenschaftlerin am Ultraviolet Imaging Spectrograph beim JPL in Pasadena, Kalifornien: „Der Hyperion-Vorbeiflug war ein schönes Beispiel dafür, was Cassinis Instrumente bei verschiedenen Wellenlängen vermögen. Bei dieser allerersten Ultraviolett-Beobachtung von Hyperion gibt uns die Entdeckung von Wassereis Informationen über die variierende Zusammensetzung dieses bizarren Himmelskörpers.“

Auch über den Mond Iapetus wurden Berechnungen angestellt. Bei einem Flyby Silvester 2004 stellte Cassini fest, dass dieser Mond die Form einer Walnuss hat mit einer Erhebung in seinen mittleren Regionen. Außerdem hat er eine Bergkette genau an seinem Äquator.

In seinen, für astronomische Begriffe, „Teenagerjahren“ ist der Mond quasi „schockgefroren“ worden und hat dadurch seine jugendliche Gestalt mehr als drei Milliarden Jahre lang behalten können, so die Wissenschaftler. Julie Castillo vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien: „Iapetus drehte sich schnell um seine eigene Achse, fror in jungen Jahren ein und behielt dabei einen Körper mit bleibenden Rundungen.“ Anders als die anderen Monde im Sonnensystem hat Iapetus damit die gleiche Form wie früher, als er erst 100 Millionen Jahre alt war, und ist somit ein gut erhaltenes Relikt aus der Zeit, als das Sonnensystem noch jung war. Diese Ergebnisse erschienen in der Online-Version des Journals Icarus.

Wie die Wissenschaftler jetzt annehmen, weisen die Erhebungen in der Mitte sowie die langsame Drehung des Mondes auf Erhitzung durch radioaktive Elemente in der Entstehungszeit des Sonnensystems hin, die mittlerweile lange zerfallen sind. „Wie haben mit Modellen nachvollzogen, wie sich auf Iapetus durch seine Eigenrotation der große Buckel gebildet hat und wie sich seine Rotation auf die heutigen achtzig Tage verlangsamt hat. Außerdem hat uns der Mond netterweise sein Alter verraten“, sagt Dennis Matson, Cassini-Wissenschaftler am JPL. „Von einem schnell rotierenden Mond könnte man eine solche Unebenheit erwarten, aber nicht von einem langsam rotierenden – da wäre die Unebenheit viel flacher.“

Ursprünglich drehte sich der Mond, nach den Berechnungen der Wissenschaftler, viel schneller um seine Achse – mit mindestens fünf, aber auf jeden Fall weniger als sechzehn Stunden pro Umdrehung. Durch die schnelle Umdrehung bekam der Mond die Form einer Oblate, und seine Oberfläche vergrößerte sich genauso, wie sich die Oberfläche eines runden Ballons vergrössert, wenn man ihn an beiden Seiten eindrückt. Als sich die Rotation des Mondes auf 16 Stunden verlangsamt hatte, war seine äußere Schale mittlerweile gefroren. Außerdem hatte sich durch die Abkühlung die Oberfläche des Mondes verkleinert. Das überschüssige Oberflächenmaterial war zu starr, um sich in den Mond einzupassen. Stattdessen stapelte es sich als Bergkette am Äquator auf.

„Iapetus’ Entwicklung hat sprichwörtlich mittendrin aufgehört“, so Castillo. „Damit Gezeitenkräfte seine Rotation verlangsamen, hätte der Mond eine viel höhere Innentemperatur haben müssen, in etwa den Gefrierpunkt von Wasser.“ Während der Entwicklung eines Modells über das schnelle Gefrieren von Iapetus lag die Herausforderung darin, zuerst einmal herauszufinden, wie er überhaupt so warm wurde, dass sich auf ihm die Wölbung bilden konnte, und dann, wie diese Wärme wieder verschwinden konnte, damit Iapetus gefrieren konnte.

Die Wärmequelle muss sehr kurzlebig gewesen sein, wenn sich die Kruste so schnell abgekühlt und seine so ursprüngliche Form erhalten hat. Nach dem Betrachten verschiedener Modelle kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Wärme aus Iapetus’ Gestein gekommen sein muss, wo sich die für geologische Begriffe sehr kurzlebigen Isotope Aluminium-26 und Eisen-60 befinden. Da die Halbwertszeit dieser Isotope bekannt ist, gelang es den Wissenschaftlern anhand des Aluminium-26 mit Hilfe einer Art „Radiocarbonmethode“ das Alter des Mondes auf etwa 4.564 Milliarden Jahre zu schätzen.

Hinweise auf die gleichen Isotope, Aluminium-26 und Eisen-60, sind in Meteoriten im inneren Sonnensystem gefunden worden. So ist es möglich, die frühe Entstehungsgeschichte des äußeren Sonnensystems mit Objekten im inneren Sonnensystem, wie der Erde, dem Erdmond und von Asteroiden, zu vergleichen.

Matson: „Dies ist der erste direkte Beweis über die frühe Geschichte der Rotation bei einem Satelliten im äußeren Sonnensystem. Er lehrt uns mehr über den Einfluss der Rotationsgeschwindigkeit eines Körpers auf seine Evolution und erweitert unser Wissen über die Frühgeschichte von Planetenmonden im äußeren Sonnensystem.“

Am 10. September 2007 wird Cassinis nächste Begegnung mit Iapetus stattfinden, wenn sich die Sonde dem Mond auf bis 1000 km nähern wird.

Quellen: ciclops.org; NASA / JPL

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