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: 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.

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• AstroGeo Podcast
• Saturnmond Titan

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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

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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.

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• AstroGeo Podcast
• Planet Saturn

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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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Saturn: Verwirrung um das Alter seiner Ringe

Wie alt sind die Ringe des Saturn? Umschließen sie den Gasgiganten seit seiner frühesten Jugend, oder sind sie eine neuzeitliche Erscheinung?

Asteroidensuche

Des öfteren gehen panische Warnungen vor gigantischen Asteroiden-Einschlägen durch die Medien. Was wird wirklich getan, die Gesteinsbrocken aufzuspüren?

Erdmond

Viele schreiben ihm magische Kräfte zu, er wurde als einziger Himmelskörper nach der Erde bereits von Menschen besucht. Was macht den Mond so besonders?

Planet Mars

Nicht nur aus astronomischer Sicht ist der Mars interessant: Im Sonnensystem ist er der Erde am ähnlichsten und könnte bald vom Menschen besucht werden.

Sonne

Die Sonne ist der am besten erforschte Stern überhaupt. Trotzdem gibt es noch immer etliche Phänomene, die wir bis heute nicht erklären können.

Mars Aktuell

Mehr Farbbilder vom MRO

22.10.2007 Das HiRISE-Team hat Software entwickelt, die die schwierige Herstellung von Farbbildern und -videos ihrer Superkamera revolutioniert. Ferner wurde die Betriebsdauer der beiden Marsrover bereits zum fünften Mal verlängert.

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Spektakulärer Besuch bei Enceladus

31.03.2008 Am 12. März flog Cassini dichter als je zuvor an Enceladus vorbei. Die ersten Daten wurden bereits ausgewertet und bringen mehrere Überraschungen.

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Quelle: DLR.

Seit Dezember vergangenen Jahres steht der Erdbegleiter weltweit im Licht des öffentlichen Interesses und zieht viele Menschen in seinen Bann. Denn am 24. Dezember 2018 jährte sich zum 50. Mal die Mondumrundung der Apollo-8-Mission, kurz darauf landete am 3. Januar 2019 die chinesische Mondsonde Chang’e 4 um 3:26 Uhr Mitteleuropäischer Zeit auf der Mondrückseite. Und in den Morgenstunden des 21. Januar 2019 ereignete sich eine eindrucksvoll zu sehende totale Mondfinsternis.

„Der Mond steht in diesem Jahr zweifellos im Brennpunkt der Öffentlichkeit, weil wir das 50-jährige Jubiläum der ersten bemannten Mondlandung feiern. Bereits im Vorfeld des 20./21. Julis 2019 wurde und wird in etlichen Veranstaltungen, in Vorträgen, in Filmen und Texten an dieses historische Ereignis erinnert und das hat den Mond als Ziel künftiger astronautischer Expeditionen bei Vielen aufleben lassen“, erklärt Astronom Dr. Manfred Gaida vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn.

Und nun steht in den späten Abend- und Nachtstunden des 16. Juli, dem einstigen Starttag der Apollo-11-Mission, wieder eine sichtbare partielle Mondfinsternis an. Anders als bei der letzten Mondfinsternis am 21. Januar wird hierzulande die Internationale Raumstation ISS zur selben Zeit, in der der Mond durch den Erdschatten zieht, sogar zweimal am Himmel zu sehen sein.

Wenn der Mond in den Schatten tritt
Da der Mond hierzulande teilverfinstert aufgeht und während der Finsternis selbst in Bayern eine Höhe von weniger als 20 Grad über dem Horizont erreicht, wird er aufgrund der sogenannten Mondtäuschung dem Betrachter vermutlich etwas größer vorkommen, als wenn er höher am Himmel stünde. Verantwortlich für diesen Effekt ist eine optische Täuschung. In Mitteleuropa dürfen wir uns jedenfalls ab der Mitte der Finsternis auf eine relativ gute Sicht freuen, wenn sich der Erdbegleiter dann noch für anderthalb Stunden teilweise im Kernschatten der Erde aufhält und braun- bis kupferrot leuchtet. Doch was ist die Ursache für dieses eigenartige Farbenspiel während einer Mondfinsternis?

Heute weiß man, dass die Ursache für die auffallende Färbung des Mondes, wenn er im Kernschatten verschwindet, darin liegt, dass das langwellige rote Licht der Sonnenstrahlen in der irdischen Atmosphäre gebrochen und in Richtung der Oberfläche des Erdbegleiters gelenkt wird, während die kurzwelligen blauen Lichtwellen vollständig in der Erdatmosphäre in alle Richtungen gestreut werden. Zusätzlich verstärken Staub, Asche und Aerosole in der Hochatmosphäre die Färbung, die nahezu jede Mondfinsternis zu einem spektakulären Ereignis werden lässt.

Der Verlauf der Mondfinsternis am 16. Juli 2019
Die Halbschattenfinsternis beginnt um 20:42 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit (MESZ). Zu diesem Zeitpunkt steht der Vollmond noch unter dem Horizont und bleibt unsichtbar. Erst nach einer guten Dreiviertelstunde, gegen 21:30 Uhr MESZ, geht er auf, wird dann aber in den horizontnahen Dunstschichten in der sogenannten bürgerlichen Dämmerung voraussichtlich nur schwierig auszumachen sein. Der Begriff „bürgerliche Dämmerung“ bezeichnet die frühe Phase des Tag-Nacht-Übergangs, wenn die Sonne erst knapp, das heißt bis maximal sechs Grad, unter dem Horizont steht und Lesen im Freien noch möglich ist.

Um 22:02 Uhr MESZ beginnt der Mond langsam in den Kernschatten der Erde einzutauchen – dann ist auch die bürgerliche Dämmerung zu Ende gegangen – und er steht jetzt von Hamburg bis zur Zugspitze nur wenige Grad über dem Horizont. Erst ab Mitte der Finsternis, ab 23:31 Uhr MESZ, hat er – je nach geographischer Breite des Standorts – eine akzeptable Höhe zwischen 8 und 15 Grad erreicht. Rund zwei Drittel des Vollmonddurchmessers befinden sich nun in der Kernschattenzone. Ab diesem Zeitpunkt wandert die partiell verfinsterte Mondscheibe nach und nach wieder aus dem Kernschatten heraus, bis sie sich um 1:00 Uhr MESZ des darauffolgenden Tages wieder völlig in der Halbschattenzone befindet. Nun dauert es noch gut eineinviertel Stunden, bis der Mond den Erdschatten ganz verlassen hat. In diesem Zeitraum ist die Höhe des Mondes über dem Horizont nahezu unverändert bei zirka 17 Grad, und er bleibt noch bis zum Ende der Nacht zu sehen.

Riesenplanet Jupiter und Ringplanet Saturn in Mondnähe
Ebenfalls sind während der Finsternis – eine gute, freie, horizontnahe Sicht vorausgesetzt – die beiden Planeten Jupiter und Saturn als auffallend helle, ruhig leuchtende Objekte im Süden zu sehen. Der etwas hellere Jupiter steht dabei, bezogen auf die exakte Südrichtung, „rechts“ und der Planet Saturn „links“. Zugleich ist der Mond zur Zeit der Finsternis nur etwa fünf Bogengrad östlich vom Ringplaneten entfernt. Noch näher am Mond steht der Zwergplanet Pluto. Der ist aber infolge seiner Sonnenferne so lichtschwach, dass man ihn allenfalls mit Hilfe eines Teleskops fotografisch auffinden kann. Mit einem handelsüblichen 10×50-Fernglas lässt sich hingegen schon die Ringstruktur des Saturn erahnen.

Tipps für die Beobachtung
Die Beobachtungsbedingungen sind in ganz Deutschland, klare Sicht vorausgesetzt, insbesondere für die zweite Halbzeit der Finsternis günstig. Während der partiellen Verfinsterung ist der Süden etwas bevorzugt, denn dort steht der Mond rund doppelt so hoch wie in Norddeutschland über dem Horizont. In jedem Fall ist es notwendig, sich einen Beobachtungsplatz zu suchen, von dem aus in südöstlicher Richtung ein freier Blick bis zum Horizont ohne störende irdische Lichtquellen möglich ist. Noch beeindruckender ist gleichwohl die Beobachtung mit Hilfe eines Fernglases oder kleinen Teleskops. Auf der Webseite „Timeanddate.de“ kann man sich den Verlauf und die Zeiten der Mondfinsternis für den jeweiligen Standort anzeigen lassen. Die nächste, von Mitteleuropa aus einigermaßen gut sichtbare Mondfinsternis wird sich übrigens erst in rund drei Jahren, am 16. Mai 2022, ereignen, kalendarisch zwischen dem 50. Jahrestag der Apollo-16- und der Apollo-17-Mission.

Auch die ISS ist zu sehen
Kurz nach 23:01 Uhr wird auch die Internationale Raumstation ISS etwa 10 Grad oberhalb des teilverfinsterten Mondes als auffallend heller Lichtpunkt am Himmel erscheinen. Dabei erreicht sie, bezogen auf die Mitte Deutschlands, eine maximale Höhe von rund 25 Grad über dem Horizont. Ein zweiter Durchgang beginnt um 0:37 Uhr MESZ. Diesmal wird die ISS sehr hoch am Himmel aufsteigen, nahe am Zenit vorbeiziehen und infolgedessen markant und hell am Firmament zu sehen sein. Die genauen standortbezogenen Zeiten und weitere Daten lassen sich der Website „Heavens above“ entnehmen.

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• Mondfinsternis

Der Beitrag Mondfinsternis am 16.07.: Beeindruckendes Schauspiel erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPG.

28. März 2019 – Die meisten der 62 Saturnmonde kreisen in großem Abstand außerhalb des Hauptringsystems um ihren Riesenplaneten. Nur etwas mehr als eine Handvoll kleiner, unregelmäßig geformter Körper, so genannte Ringmonde, bilden eine Ausnahme. In den letzten Monaten der NASA-Mission Cassini gelang der gleichnamigen Raumsonde der bisher genaueste Blick auf fünf dieser bizarren, zum Teil Ravioli-förmigen Körper und ihre Umgebung. Die Ergebnisse der Messungen präsentiert ein Forscherteam unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen in dieser Woche in der Fachzeitschrift Science. Form, Dichte, Oberflächenbeschaffenheit und -zusammensetzung sowie die Verteilung geladener Teilchen in der Umgebung erlauben Rückschlüsse auf die Entstehungsgeschichte der Ringmonde. Messungen der geladenen Teilchen in der Umgebung der Monde ergab eine Überraschung: eine stark begrenzte Ansammlung hochenergetischer Elektronen, die im Bereich des F-Rings einen bisher unbekannten Mikrostrahlungsgürtel bilden.

Besonders drei der innersten Saturnmonde sind bizarre Welten: Mit ihren wulstartigen Verdickungen entlang des Äquators erinnern Pan, Daphnis und Atlas in gewisser Weise an kosmische Ravioli. Während sich Pan und Daphnis innerhalb des von der Erde gut sichtbaren A-Rings jeweils eine Umlaufbahn freigeräumt haben, findet sich Atlas am äußersten Rand desselben Rings. Pandora und Epimetheus, beide eher kartoffel- denn Ravioli-förmig, kreisen nur wenig außerhalb des weiter außen angrenzenden, deutlich dünneren und staubreicheren F-Rings um den Saturn.

Die letzte Phase der NASA-Saturnmission Cassini bot die Gelegenheit, diese ungewöhnlichen Körper, deren Durchmesser zwischen 8 und 120 Kilometern betragen, aus bisher unerreichter Nähe zu studieren. In sechs Vorbeiflügen in der Zeit von Dezember 2016 bis April 2017 konnten fünf Kameras und Spektrometer einzigartige Messdaten sammeln. Etwas später beteiligte sich auch der Teilchendetektor LEMMS (Low Energy Magnetospheric Measurement System), ein Teil des Instrumentenpakets MIMI (Magnetospheric Imaging Instrument), den ein Team unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung entwickelt und gebaut hatten, an der Messkampagne: Diese lief, als Cassini zwischen April und September 2017 die wagemutigsten Manöver flog und in den Bereich zwischen dem Planeten und seinem innersten Ring eintauchte. In dieser Zeit überwachte LEMMS die Plasmaumgebung der Ringmonde erstmals systematisch und im Detail.

Die gesamte Messkampagne zeichnet das bisher genauste Bild der fünf Monde und ihrer Umgebung. Mit räumlichen Auflösungen zwischen 36 und 170 Metern pro Pixel lassen sich Volumen und somit Dichte der Körper deutlich genauer bestimmen als zuvor. Auch detailliertere Aussagen zu den Verdickungen am Äquator sind so möglich. Während bei Pan dieser Wulst etwa zehn Prozent des Gesamtvolumens ausmacht, sind es bei Daphnis lediglich ein Prozent, bei Atlas hingegen 25 Prozent. In allen drei Fällen ist der Wulst deutlich glatter und von weniger Kratern durchzogen als der Rest der Oberfläche, was auf ein jüngeres Alter schließen lässt. Dies gilt auch für die eher flache Äquatorregion des Mondes Pandora. Insgesamt erscheint die Oberfläche der fünf Trabanten sehr porös; ihre mittleren Dichten sind mit maximal 640 Kilogramm pro Kubikmetern vergleichbar mit der von Kork.

All dies deutet auf einen mehrstufigen Entstehungsprozess, in dem sich nach und nach lockeres Material aus den Saturnringen am Äquator der Ringmonde ablagerte. Darunter könnte sich ein dichterer Kern verbergen – möglicherweise ein Bruchstück eines größeren Körpers, der einst den Saturn umkreiste und durch Zusammenstöße zerbrach.

Ebenfalls für die Ablagerung von Ringmaterial spricht die Oberflächenzusammensetzung der Monde, die sich erstmals mit dem Spektrometer VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) untersuchen ließ. Je näher die Monde am Saturn liegen, desto rötlicher erscheinen sie. Dieser Färbung überwiegt auch im Ringmaterial selbst. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuten dort organische und eisenreiche Verbindungen. Die weiter außen liegenden Ringmonde, besonders Epimetheus, erscheinen hingegen bläulicher. Ursächlich dafür sind winzige Eiskörnchen, die der weiter außen kreisende Saturnmond Enceladus ins All spuckt. „Beide Prozesse wirken zusammen und bestimmen so das Erscheinungsbild der Ringmonde in Abhängigkeit von ihrem Abstand zum Saturn“, sagt Max-Planck-Forscher Elias Roussos, einer der Hauptautoren der Veröffentlichung.

Auch hochenergetische Teilchen können einen Einfluss auf die Oberflächeneigenschaften der Monde haben. Doch die LEMMS-Daten belegen, dass dieser Effekt vernachlässigbar ist. „Unsere Daten zeigen, dass die Umgebung aller fünf Monde weitgehend frei von hochenergetischen Protonen ist“, so Roussos. Die Monde Pandora und Prometheus absorbieren diese Protonen zusammen mit dem F-Ring so effektiv, dass sich in ihrer Umgebung keine nennenswerte Menge aufbauen kann. Ähnlich verhält es sich mit den Monden, die innerhalb des A-Rings um den Saturn kreisen.

In ihren Messdaten stießen die Forscherinnen und Forscher zudem auf eine Überraschung: eine Ansammlung energetischer Elektronen entlang des F-Rings. Diese Ergebnissen wurden in einem Artikel im Journal Geophysical Research Letters veröffentlicht. Die Ansammlung betrifft nicht den gesamten Ring, sondern findet sich nur wenige Stunden nach der lokalen Mittagszeit ausgedehnt über einen Winkel von 15 Grad. Die Fachleute bezeichnen diese Verteilung als Mikrostrahlungsgürtel. Sie deutet auf komplexe Plasmaströme in der Nähe des Planeten hin. Besonders überraschend ist jedoch, dass sie mit dem F-Ring zusammenfällt. „Ringe sind allgemein dafür bekannt, Partikelstrahlung zu absorbieren. Im Gegensatz dazu scheint der F-Ring einen eigenen, winzigen Strahlungsgürtel zu erzeugen. Wie das passiert, ist immer noch ein Rätsel“, sagt Roussos.

Der Beitrag Einzigartiger Blick auf Saturns Ravioli-Monde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Oliver Karger. Quelle: NASA, JPL.

Knapp 20 Jahre befindet sich die planetare Erkundungssonde Cassini im All. Die bereits 2010 begonnene siebenjährige Erweiterungsmission brachte vor allem weitere Beobachtungen der Jahreszeitenwechsel von Saturn und dessen Mond Titan. Innerhalb dieser Missionsphase sollte der gesamte Resttreibstoff verbraucht werden, um das Saturnsystem möglichst lange erkunden zu können und die Mission schließlich in Saturns Atmosphäre zu beenden. Im April 2017 wurde Cassini mit einem letzten Orbitmanöver auf Kollisionskurs mit dem zweitgrößten Planeten des Sonnensystems gebracht. In den folgenden fünf Monaten tauchte die Sonde insgesamt 22 Mal unmittelbar zwischen den Ringen und den oberen Atmosphärenschichten hindurch, kam dabei dem Planeten so nah wie nie zuvor und schickte beeindruckende Bilder zur Erde.

Am 15. September 2017 schließlich wird sich Cassini ein letztes Mal dem großen Ringplaneten nähern, in dessen Atmosphäre eintauchen und so lange wissenschaftliche Daten senden, wie es die kleinen Lageregelungstriebwerke schaffen, die Hauptantenne in Richtung Erde auszurichten. Kurz darauf wird Cassini wie ein Meteor verglühen.

Bis zum Ende ist die Cassini-Mission eine spannende und aufregende Entdeckungsreise. Gestartet am 15. Oktober 1997 vom Cape Canaveral, USA an Bord einer Titan IV-B, befindet sich Cassini seit dem 30. Juni 2004 im Orbit um Saturn. Die vier Jahre dauernde Primärmission wurde zweimal verlängert, da sich die Sonde in guten Zustand befand und ausreichend Treibstoffreserven für eine Fortführung vorhanden waren. Zwei Highlights der Mission sind die Entdeckungen eines globalen Ozeans unter dem Eismantel des Mondes Enceladus, welcher auf hydrothermale Aktivitäten schließen lässt, und flüssige Methanseen auf Saturns größtem Mond Titan.

Das große Finale

Im April 2017 begann das letzte, aufregende Kapitel in der 20 Jahre währenden Entdeckungsgeschichte – das große Finale.

Jede Woche tauchte Cassini in die etwa 2000 km breite Lücke zwischen den oberen Atmosphärenschichten und des Ringsystems und erstellte beeindruckende Fotos. Mit dem letzten nahen Flyby am Titan wurde das Gravitationsfeld des Mondes genutzt, um Cassinis Flugbahn unter die Ringe abzusenken. Der minimale Abstand variierte dabei zwischen 1600 bis 4000 km, beeinflusst durch weitere, jedoch entferntere Vorbeiflüge an Titan. Dabei streifte Cassini mal den inneren Rand der Ringe, dann den oberen Rand der Atmosphäre. Während der letzten fünf Orbits flog die Sonde bereits durch die oberste Atmosphärenschicht, bevor sie dort am Freitag nun letztmalig eintauchen wird. Obwohl das Operationsteams zuversichtlich ist, alle Risiken verstanden zu haben, können dennoch Überraschungen passieren. Es ist die Art von kühnem Abenteuer, das höchstens am Ende einer Mission unternommen wird, ähnlich zu Rosettas Landung auf dem Kometen 67P/Tschurjumov-Gerasimenko Ende September 2016.

Einzigartige Wissenschaft bis zum Ende

Während Cassini in den Saturn stürzt, wird das Raumfahrzeug wertvolle Informationen sammeln, die bisher nicht aufgenommen werden konnten, da das Risiko eines Komplettverlusts der Mission zu hoch gewesen wäre. So soll eine detaillierte Karte des Gravitations- und Magnetfelds erstellt werden, um die interne Zusammensetzung des Planeten besser zu verstehen. Möglicherweise helfen die Daten zu klären, wieso die Eigenrotation des Saturn so hoch ist. Weiterhin soll die Menge des Materials in den Ringen bestimmt werden, um deren Ursprung besser verstehen zu können. Eisteilchen aus den Ringen, die durch Saturns Magnetfeld in die Atmosphäre strömen, werden mit Cassinis Teilchendetektoren gemessen.

Die letzten Bilder, welche von Saturns Ringen und den Wolken in der Atmosphäre angefertigt werden, sollen bereits einige Stunden vor dem finalen Sturz zur Erde gesendet werden. Während des Flugs in die Atmosphäre wird unter anderem Cassinis Massenspektrometer kontinuierlich die Zusammensetzung der Gashülle messen und zur Erde senden, bis der Kontakt abbricht.

Warum die Mission endet

Die Cassini-Sonde befindet sich knapp 20 Jahre im All, sieben Jahre auf dem Weg von der Erde zum Saturn, dann schließlich knapp 13 Jahre im Saturnsystem. Der nötige Treibstoff, um Kursanpassungen und die Lageausrichtung vorzunehmen, ist inzwischen fast komplett aufgebraucht. Würde die Mission fortgesetzt werden, kann die Flugbahn der Sonde ohne Treibstoff nicht mehr beeinflusst werden, und damit zu einer Bedrohung für zwei wissenschaftlich äußerst interessante Monde, Enceladus und Titan, werden. Cassinis Beobachtungen selber lieferten Belege, dass dort potentiell habitable oder wenigstens präbiotische Umweltbedingungen vorhanden sein könnten.

Um den zwar unwahrscheinlichen, aber nicht auszuschließenden Fall, dass Cassini eines Tages auf einen dieser Monde stürzt und diesen kontaminiert zu vermeiden, hat sich die NASA entschlossen, den Satelliten in der Saturnatmosphäre verglühen zu lassen. Damit wird sichergestellt, dass zukünftige Mission unberührtes Terrain erforschen können.

Auch wenn es schade ist, dass diese Mission zu Ende geht, Cassinis finaler Sturz in den Saturn wird ein spektakulärer Abschluss einer wissenschaftlich sehr erfolgreichen Mission im Sonnensystem sein. Die enorme Datenmenge vom Planeten Saturn selber, seiner Magnetosphäre, Ringen und Monden wird sicherlich noch weitere tolle Entdeckungen für die nächsten Jahre, wenn nicht sogar Jahrzehnten bereithalten.

Die NASA wird verschiedene Livestreams anbieten, welche hier zu finden sind.

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Cassini Thread (Einträge seit dem 13. September 2017)

Weiterlesen auf Raumfahrer Net:
Besonderes Manöver zum Abschluss der Cassini-Mission (29. April 2017)

Der Beitrag Goodbye Cassini – das große Finale erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Peter Schramm. Quelle: NASA.

Das Manöver diente einem doppelten Zweck: Zum einen die letzten Daten der Mission aus großer Nähe aufzunehmen, zum anderen die Sonde in den Orbit für die Passage zwischen den Ringen und dem Planeten zu bringen.

Damit wurde ein Forschungsprogramm beendet, das den Wissenschaftlern durch nahe Vorbeiflüge an Titan detaillierte Informationen über Titans Seen und Meere, seinen interessant geformten Sanddünen und die herrschenden Wetterbedingungen gebracht hatte. Cassini flog am letzten Samstag, den 22. April 2017 um 8 Uhr morgens MESZ nur knapp 1.000 Kilometer am Mond vorbei. Dieser letzte Vorbeiflug bringt den beteiligten Wissenschaftlern noch einmal detaillierte Erkenntnisse aus nächster Nähe.

Insbesondere die Interaktion zwischen Titans Ionosphäre und Saturns Magnetfeld ist für die Wissenschaftler von Interesse. Es werden voraussichtlich die letzten Daten für die nächsten zehn oder mehr Jahre sein. Es ist derzeit keine weitere Saturn Sonde von der NASA geplant, obwohl es erste Überlegungen für eine spezielle Mission zur Erforschung von möglichem Leben auf den Saturnmonden Titan und Enceladus gibt.

Als Cassini am 1. Juli 2004 in einem Orbit um Saturn ankam, wussten wir nur wenig über seinen Mond Titan. Seine Oberfläche war unter einer orangefarbenen Atmosphäre versteckt, die reich an Stickstoff ist. Die Voyager Sonden konnten bei ihren Vorbeiflügen 1980 und 1981 nicht durch die dichte Atmosphäre des Titan blicken.

Mehr als eine Dekade an Titan-Forschung liegt inzwischen hinter uns. Das mit Plutonium als Energielieferant ausgestattete Raumfahrzeug hat 127 Vorbeiflüge an Titan absolviert und ihn dabei detailliert untersucht. Mit Radarstrahlen, die durch die Atmosphäre dringen konnten, wurden Seen, Meere und Flüsse von Methan entdeckt. Es entstand eine topografische Karte von ca. einem Viertel der Titan-Oberfläche mit Bergen, Kratern und Sanddünen ähnlich denen auf der Erde. Es waren auch Fluss-Systeme und durch Regengüsse gefüllte Mulden und Vertiefungen zu sehen.

Titans Oberflächentemperatur liegt bei – 180° Celsius, ist also viel zu kalt für flüssiges Wasser. Unter seiner Oberfläche wurde aber ein Ozean aus flüssigem Salzwasser und Ammonium gefunden. Titan ist der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre, seine Größe entspricht in etwa der des Planeten Merkur.

Er befindet sich zu Saturn in einer gebunden Rotation, wendet ihm also stets dieselbe Seite zu. Ein Tag auf Titan dauert ca. 16 Erdtage, das entspricht der Dauer des Umlaufes um den Saturn. Die Jahreszeiten wechseln im Laufe des Saturnjahres, d.h. in 29 Erdjahren – einem Umlauf des Saturn um die Sonne – ändern sich die jahreszeitlichen Lichtverhältnisse auf dem Saturnmond.

Die Radarstrahlen des in Italien entwickelten Ku-Band-Radars lieferten bei der letzten Passage Daten aus der Nordpolregion, die die Titan-Karte um ein gutes Stück vergrößerten. Die Wissenschaftler werteten die gewonnenen Daten aus und entdeckten dabei auch eine Region im Ligeia Mare, eines von Titans Kohlenwasserstoff-Meeren, die sie „magic island“ nannten. Die Wissenschaftler nehmen an, dass diese Erscheinungen höchstwahrscheinlich durch Wind und Wellen verursacht werden.

Cassini hat inzwischen seine Parabol-Antenne in Flugrichtung ausgerichtet. Der Durchflug soll in einem Bereich zwischen der Saturn Oberfläche und etwa 300 km vor Beginn des sichtbaren Bereiches des D-Rings erfolgen. In diesem Ausschnitt zeigt die Kamera also keine Partikel mehr und es wird davon ausgegangen, dass sich dort auch nur noch mikrometergroße Teilchen aufhalten können. Man möchte aber kein Risiko eingehen und verwendet die Antenne gewissermaßen als Schutzschild, um die empfindlichen Computer und Instrumente im Inneren der Sonde zu schützen, während sie mit 122.000 km/h durch diesen Bereich fliegt. Schon ein kleines Teilchen kann bei dieser hohen Geschwindigkeit beträchtlichen Schaden anrichten.

Die Wissenschaftler verwenden ihre besten Rechenmodelle der Saturnringe, um den Kurs der Sonde zu bestimmen, vor allem in dem anvisierten Bereich. Die Abstiegsbahn wurde zudem so ausgelegt, dass die Sonde, auch wenn durch einen Schaden kein weiterer Kontakt mehr möglich sein sollte, nach 22 Umrundungen kontrolliert in den Saturn stürzt. Dies erfolgt am 15. September 2017. Diese Maßnahme dient vor allem dazu, dass die Cassini Sonde nicht nach Missionsende auf einen der Monde stürzt auf dem mikroskopisches Leben vermutet wird. Trotz sorgfältiger hygienischer Arbeiten auf der Erde soll eine Kontamination mit irdischen Mikroben in jedem Falle ausgeschlossen werden.

Das Cassini Projekt, angedacht in den 1980ern, hat etwa 3,3 Mrd $ insgesamt gekostet. Cassini wurde im Oktober 1997 von Cape Canaveral auf einer Titan IV gestartet. Nach einem Flyby an Venus und Jupiter erreichte die Sonde im Juli 2004 Saturn. Es war das erste Raumfahrzeug, das in einen Orbit um Saturn einschwenkte.

Der Orbiter setzte die ESA-Sonde Huygens über Titan ab, die auf seiner Oberfläche landete und wertvolle Daten aus der Atmosphäre und vom Boden lieferte. Cassini hat Saturn seither 260 Mal umrundet und viele Bilder von seiner Atmosphäre und dem mystischen hexagonalen Strudel am Pol geliefert. Außerdem wurden 49 der 62 bisher bekannten Monde auf langen und kurzen Vorbeiflügen beobachtet und fotografiert. Cassini wurde ursprünglich für eine Missionsdauer von vier Jahren konstruiert, aber die Mission wurde von der NASA auf Grund der vielen neuen Erkenntnisse verlängert.

Die nahen Vorbeiflüge an den Saturnringen sollen vor allem für eine genaue Messung ihrer Masse benutzt werden. Besitzen sie mehr Masse als erwartet, sind sie vielleicht schon sehr alt, vielleicht sogar so alt wie Saturn selbst und haben auf Grund ihrer Masse sogar das Mikrometeoriten-Bombardement überlebt. Sind die Ringe weniger massiv als gedacht, sind sie möglicherweise viel jünger und haben sich vor weniger als 100 Millionen Jahren durch den Zerfall eines kleinen Mondes erst gebildet. Außerdem wird die Saturnatmosphäre intensiv untersucht und die innere Struktur des Planeten durch eingehendes Studium des Gravitationsfeldes abgeleitet.

Am Donnerstag den 27. April 2017 um 9.00 Uhr MESZ meldete sich Cassini wohlbehalten nach der ersten Passage zwischen den Ringen zurück. Auch für die nächsten vier Durchgänge, wird Cassini jeweils wieder seine Antenne zum Schutz in Flugrichtung bringen. Die Sonde war programmiert während des Durchflugs Aufnahmen von den Ringen zu machen und lieferte auch ein hochauflösendes Bild im nahen Infrarot von Saturns sechsseitigem Wolkenmuster am Nordpol in der bisher besten verfügbaren Auflösung.

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• CASSINI (mit Huygens) auf Titan IV-B vom LC-40 CC
• CASSINI (mit Huygens) auf Titan IV-B vom LC-40 CC (Grand Finale)

Der Beitrag Besonderes Manöver zum Abschluss der Cassini-Mission erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light.

Der Saturn ist der sechste Planet im Sonnensystem von der Sonne aus gesehen. Er gehört zu den äußeren Planeten, jenseits des Asteroidengürtels und ist ein Gasplanet. Saturn hat ein ausgeprägtes Ringsystem aus neun Ringen, dass schon Galilei 1610 mit seinem Teleskop entdeckte.

Den Planeten selbst kann man noch mit bloßem Auge beobachten, er ist nach Jupiter der zweitgrößte Planet im Sonnensystem und der äußerste Planet, der sich noch ohne eine Teleskop beobachten lässt.

Saturn verfügt über 62 Monde von denen viele kleiner als 10 km sind. Als Gasplanet hat Saturn keine feste Oberfläche aber einen Gesteinskern, ähnlich der Erde aber mit mindestens dem 10-fachen Durchmesser.

Zu den weiteren Besonderheiten des Saturn gehört, dass er etwa die doppelte Menge Energie abgibt wie er von der Sonne erhält. Außerdem verfügt er über ein starkes Magnetfeld. Seine Atmosphäre hat Ähnlichkeit mit der des Jupiter, man kann ebenfalls Wolkenbänder beobachten, die aber nicht so stark ausgeprägt sind.

Die wohl interessantesten Monde des Saturn sind der Titan, mit einer nennenswerten Atmosphäre und Enceladus bei dem unter der gefrorenen Oberfläche ein Wasserozean vermutet wird und der aus Geysiren Fontänen aus Wassereis ausstößt. Insgesamt bietet das gesamte System noch viel Potential für Entdeckungen.

Zahlen Daten und Fakten zum Saturn hat die NASA in englischer Sprache im „Saturn Fact Sheet“ zusammengestellt.

Der Beitrag Lexikon: Planet Saturn erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

In den frühen Morgenstunden des 26. Juni 2015 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 01:56 MESZ erneut die Apoapsis – den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,43 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren bereits 219. Umlauf um den Ringplaneten.

Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von lediglich 0,4 Grad auf. Aufgrund dieser geringen Neigung der Flugbahn der Raumsonde gegenüber der Ringebene kann gegenwärtig unter anderem das vertikale Strukturprofil der verschiedenen Ringe des Saturn eingehender untersucht werden. Außerdem passiert die Raumsonde auf dieser in der Äquatorebene des Saturn verlaufenden Flugbahn regelmäßig mehrere der inneren Saturnmonde in verhältnismäßig geringen Entfernungen. Zudem ergibt sich durch diesen Flugverlauf gelegentlich auch die Möglichkeit, mehrere der insgesamt 62 Monde gleichzeitig abzubilden.

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 20 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 218“ lautet, insgesamt 27 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Teil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Zusätzlich stehen zudem auch mehrere Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler. Den Höhepunkt des jetzigen Saturnumlaufs stellt dabei ein für den 7. Juli 2015 vorgesehener Vorbeiflug an dem Mond Titan dar.
Zwecks der Vorbereitung auf diesen gesteuerten Vorbeiflug sind für den heutigen Tag sowie für den 3. Juli zwei kurze Aktivierungen der Triebwerke der Raumsonde vorgesehen, mit denen Cassini auf die für die Passage des Titan notwendige Flugbahn dirigiert werden soll.

Das erste Beobachtungsziel: Der Mond Kiviuq
Die erste Beobachtungskampagne der ISS-Kamera während des neuen Saturnumlaufs wird am 29. und 30. Juni einen der kleineren, äußeren Saturnmonde – den Mond Kiviuq – zum Ziel haben. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 22,0 mag handelt es sich bei diesem rund 16 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 insgesamt mehr als 30 Stunden andauernden Kampagne soll Kiviuq aus einer Entfernung von etwa 11,4 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 bekannt bestimmen. Zwei weitere Kiviuq-Beobachtungssequenzen sind für den 1. und den 2. Juli vorgesehen.

Der Mond Titan aus der Ferne
Am 3. Juli wird die ISS-Kamera auf den größten der Saturnmonde, den 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, gerichtet sein und diesen aus einer Entfernung von etwa 2,43 Millionen Kilometern abbilden. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten und deren Positionsveränderungen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der Titanatmosphäre 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 Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete).

Suche nach Polarlichtern auf dem Saturn
Im Anschluss an die Titan-Kampagne wird die ISS-Kamera auf den Saturn gerichtet sein und in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument, dem Ultraviolet Imaging Spectrograph (kurz „UVIS“), im Bereich des dortigen Südpols nach dort eventuell gerade auftretenden Polarlichtern Ausschau halten. Die Untersuchung solcher durch die Aktivität der Sonne verursachten Leuchterscheinungen innerhalb der Atmosphäre eines von einem Magnetfeld umgebenen Planeten im äußeren Sonnensystem erlaubt Rückschlüsse auf die dort auftretenden Auswirkungen der Sonnenaktivität und ist zugleich von Bedeutung für die zukünftig zu erstellenden Vorhersagen des in der Umgebung unseres Heimatplaneten zu erwartenden Weltraumwetters. Eine ähnliche Beobachtung ist für den 13. Juli vorgesehen.

Periapsis
Am 5. Juli 2015 wird Cassini schließlich um 13:14 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 219, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 187.830 Kilometern nahe der Umlaufbahn des Mondes Mimas passieren. Diese Gelegenheit soll genutzt werden, um am 4. und 5. Juli mit einem weiteren Instrument, dem Magnetospheric Imaging Instrument (kurz „MIMI“), das innere Magnetfeld des Saturn zu vermessen.

Der Titan-Vorbeiflug T-112
Am 7. Juli steht dann der Höhepunkt dieses 219. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 10:10 MESZ wird die Raumsonde den Mond Titan im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,6 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 10.953 Kilometern passieren. Die mit diesem mittlerweile 113. Vorbeiflug der Raumsonde am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-112“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung.

Hierbei soll zunächst ein weiteres Spektrometer – das Composite Infrared Spectrometer (kurz „CIRS“) – genutzt werden, um ein grobes Temperaturprofil der Atmosphäre zu erstellen und deren Zusammensetzung zu untersuchen. Zugleich wird die ISS-Kamera Teilbereiche der Titanoberfläche abbilden. Die anzufertigenden Aufnahmen werden verschiedene markante Regionen wie zum Beispiel die Dünenlandschaften von Xanadu sowie die Gebiete Fensal, Aztlan und Quivira und den etwa 80 Kilometer durchmessenden Sinlap-Impaktkrater in der östlichen Fensal-Region zeigen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung von Cassini an den Titan wird erneut das CIRS-Spektrometer die wissenschaftlichen Aktivitäten dominieren. Aufgrund der diesmal gegebenen relativ großen Entfernung zum Titan – frühere Vorbeiflüge verliefen mehrfach in Entfernungen von weniger als 1.000 Kilometern – wird es dem Instrument am 7. Juli möglich sein, sowohl die Nordpolregion als auch den Südpol des Titan eingehender zu untersuchen. Auch hierbei konzentriert sich das Interesse der beteiligten Wissenschaftler auf die Erstellung von aktuellen Temperaturkarten und die Untersuchung der Atmosphärenzusammensetzung. Durch diese Daten erhoffen sich die Wissenschaftler neue Erkenntnisse über eventuelle Unterschiede in der Titanatmosphäre, welche durch die unterschiedlichen Jahreszeiten auf den beiden Hemisphären bedingt sind.

Auch nach der Phase der dichtesten Annäherung wird das CIRS weitere Temperaturdaten, diesmal aber von der ‚Nachtseite‘ des Mondes, sammeln. Unterstützt wird das Instrument dabei von einem weiteren Spektrometer, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (kurz „VIMS“).

Der Abschluss des Orbits Nummer 218
Nach dem Abschluss des Titan-Vorbeifluges wird die ISS-Kamera in den folgenden Tagen zunächst mehrfach einzelne Ringe des Saturn abbilden. Weitere Beobachtungen haben den Saturn zum Ziel und dienen – wie bereits zuvor beim Titan – auch dort der Dokumentation der aktuellen Wetterlage. Eine weitere Beobachtungskampagne hat den Mond Enceladus zum Ziel, wo die von der Südpolregion dieses Mondes ausgehenden feinen Jets aus Wasserdampf und Eispartikeln dokumentiert werden sollen.

Am 11. und am 16. Juli stehen zudem zwei weitere der kleineren, äußeren Saturnmonde – die nur wenige Kilometer großen Monde Ymir und Bestla – auf dem Beobachtungsprogramm. Auch bei diesen beiden Monden wollen die beteiligten Wissenschaftler durch die zu erstellenden Aufnahmen die Rotationsperioden sowie die Ausrichtung der jeweiligen Rotationsachsen bestimmen.

Ebenfalls am 16. Juli 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 10:20 MESZ in einer Entfernung von rund 2,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 219. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 220 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet ein nicht gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Dione, welcher dabei am 27. Juli in einer Entfernung von etwa 60.500 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).

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• Raumsonde CASSINI
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• Saturnmond Enceladus
• Saturnmonde (allgemein)

Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

Der Beitrag Cassini – Der Saturnumlauf Nummer 219 hat begonnen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 7. Juni 2015 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 03:49 MESZ erneut die Apoapsis – den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,43 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren bereits 218. Umlauf um den Ringplaneten beginnen.

Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von lediglich 0,3 Grad auf. Aufgrund dieser geringen Neigung der Flugbahn der Raumsonde gegenüber der Ringebene kann gegenwärtig unter anderem das vertikale Strukturprofil der verschiedenen Ringe des Saturn eingehender untersucht werden. Außerdem passiert die Raumsonde auf dieser in der Äquatorebene des Saturn verlaufenden Flugbahn regelmäßig mehrere der inneren Saturnmonde in verhältnismäßig geringen Entfernungen.

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 18,9 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 217“ lautet, insgesamt 24 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Teil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Zusätzlich stehen zudem auch mehrere Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler. Den Höhepunkt des in Kürze beginnenden Saturnumlaufs stellt dabei ein für den 16. Juni 2015 vorgesehener dichter Vorbeiflug an dem Mond Dione dar.
Die ersten Beobachtungsziele: Titan und Saturn
Nur wenige Stunden nach dem Beginn dieses neuen Umlaufs um den Ringplaneten wird die ISS-Kamera auf den größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, den 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, gerichtet sein und diesen aus einer Entfernung von etwa 1,88 Millionen Kilometern abbilden. Unmittelbar darauf wird die Kamera direkt auf den Saturn ausgerichtet, um dort nach markanten Wolkenformationen Ausschau zu 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 14. Juni sind noch fünf weitere derartige ‚Wetter‘-Beobachtungen vorgesehen.

Der Mond Hyrrokkin
Am 10. Juni wird sich die ISS-Kamera schließlich auf einen der kleineren, äußeren Saturnmonde – den Mond Hyrrokkin – richten. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 23,5 mag handelt es sich bei diesem nur etwa acht Kilometer durchmessenden und erst im Jahr 2006 entdeckten Mond um ein äußerst lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist.

Im Rahmen dieser mehrere Stunden andauernden Kampagne soll Hyrrokkin aus einer Entfernung von etwa 14,7 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 bekannt ermitteln.

Astrometrische Beobachtungen
Für den 12. Juni sind diverse sogenannte ‚astrometrische Beobachtungen‘ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. 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 außerdem dazu dienlich, um den exakten Masseschwerpunkt innerhalb des komplexen Saturnsystems zu ermitteln und fortlaufend zu präzisieren. Eine weitere astrometrische Beobachtungskampagne soll am 14. Juni durchgeführt werden.

Weitere Monde
Ebenfalls noch am 14. Juni wird die ISS-Kamera dokumentieren, wie der Mond Enceladus vor der nördlichen Hemisphäre des Mondes Mimas vorbeizieht und diese dabei verdeckt. Die beiden Monde werden dabei 1,19 Millionen Kilometer beziehungsweise 1,46 Millionen Kilometer von der Raumsonde Cassini entfernt sein.

Für den folgenden Tag ist die Beobachtung eines weiteren äußeren Mondes – diesmal handelt es sich um den etwa 13 Kilometer durchmessenden Mond Tarvos – vorgesehen. Wie bereits einige Tage zuvor bei Hyrrokkin sollen auch hier Daten über die Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse gesammelt werden. Zum Zeitpunkt der mehrstündigen Beobachtungskampagne wird sich Tarvos in einer Entfernung von etwa 21,5 Millionen Kilometern zu Cassini befinden. Eine zweite Tarvos-Kampagne ist für die frühen Morgenstunden des 16. Juni eingeplant.

Zwischen diesen beiden Beobachtungssequenzen wird die ISS-Kamera jedoch zunächst auf den zweitgrößten Saturnmond – den 1.528 Kilometer durchmessenden Mond Rhea – gerichtet sein und zusammen mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Composite Infrared Spectrometer (kurz „CIRS“) aus einer Entfernung von 220.000 Kilometern diverse Aufnahmen von dessen Oberfläche anfertigen.

Periapsis
Am 16. Juni 2015 wird Cassini schließlich um 14:44 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 218, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 188.520 Kilometern nahe der Umlaufbahn des Mondes Mimas passieren. Bereits wenige Stunden zuvor – um 07:25 MESZ – wird die Raumsonde zudem den kleinen, inneren Mond Polydeuces mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von lediglich 34.744 Kilometern ‚überfliegen‘. Diese Gelegenheit soll genutzt werden, um die Oberfläche von Polydeuces mit dem ISS-Kamerasystem abzubilden. Aufgrund seines geringen Durchmessers von lediglich vier Kilometern wird Polydeuces auf diesen Fotos jedoch trotzt der dabei gegebenen relativ geringen Entfernung lediglich eine Fläche mit einen Durchmesser von etwa 14 Pixeln einnehmen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Saturn soll das CIRS-Spektrometer zum Einsatz kommen. Mit den dabei zu gewinnenden Beobachtungsdaten soll erneut der Einfluss untersucht werden, welche die in den oberen Schichten der Saturnatmosphäre auftretenden Dunstschleier auf die in den tiefer gelegenen Schichten befindlichen Wolkenformationen ausüben. Diese CIRS-Messungen werden durch zusätzliche Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt.

Der Dione-Vorbeiflug D-4
Ebenfalls am 16. Juni steht zudem der Höhepunkt dieses 218. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 22:12 MESZ wird die Raumsonde den viertgrößten Saturnmond – den Mond Dione – im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 7,3 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 515,9 Kilometern passieren. Der am 21. März 1684 von dem italienischen Astronomen Giovanni Cassini entdeckte Mond Dione verfügt über einen mittleren Durchmesser von rund 1.123 Kilometern. Im Durchschnitt verläuft die Bahn von Dione in einer Entfernung von 377.420 Kilometern zum Saturn. Für einen Umlauf um den Ringplaneten benötigt der Mond etwa 2,7 Tage.

Die mit diesem mittlerweile vierten Vorbeiflug an Dione – das Manöver trägt deshalb die offizielle Bezeichnung „D-4“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung mit dem Einsatz des ISS-Kamerasystems. Die Kameras sollen dabei verschiedene Bereiche der Oberfläche in einer hohen Auflösung abbilden. Diese Aufnahmen sollen den Planetologen dabei behilflich sein, die Entwicklungsgeschichte von Dione noch besser als bisher möglich zu beschreiben und Erkenntnisse über die Prozesse zu gewinnen, welche zu der Bildung der vielfältig gestalteten Oberfläche geführt haben.

Auf Diones Oberfläche sind sowohl Gebirgsketten als auch stark verkraterte Regionen und ausgedehnte, flache Ebenen mit nur wenigen Kratern vertreten. Die verkraterten Regionen weisen zahlreiche Impaktkrater mit Durchmessern von teilweise mehr als 100 Kilometern auf. In den Ebenen erreichen die Krater dagegen nur selten Durchmesser von mehr als 30 Kilometern. Diese unterschiedliche Kraterverteilung weist auf ein unterschiedliches Alter der Oberfläche von Dione hin. Bei einem der am 16. Juni abzubildenden Oberflächenbereiche handelt es sich um eine Region namens „Eurotas Chasmata“ – einem offenbar tektonisch deformierten Gebiet, welches über eine Ausdehnung von fast 1.000 Kilometern verfügt und das erstmals in den Jahren 1980 und 1981 durch die NASA-Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 dokumentiert wurde.

Der wissenschaftliche Schwerpunkt dieses Vorbeifluges wird allerdings durch den Einsatz des Radio Science Subsystems (kurz „RSS“) der Raumsonde Cassini dominiert. Mit einem Wert von 1,47 Gramm pro Kubikzentimeter weist Dione nach Enceladus und Titan die drittgrößte mittlere Dichte aller Saturnmonde auf. Dione besteht zwar größtenteils aus Eis, dürfte allerdings auch über einen signifikanten Anteil an Silikatgesteinen verfügen, welches etwa ein Drittel der Gesamtmasse des Mondes ausmacht.

Durch die RSS-Messungen soll entschlüsselt werden, ob diese Gesteine undifferenziert verteilt sind, oder ob sie sich – wie bei einem terrestrischen Planeten – in einem Gesteinskern konzentrieren. Entsprechende Informationen lassen sich aus der hochgenauen und durch das RSS-Experiment durchzuführenden Vermessung des Schwerkraftfeldes von Dione ableiten.

Während des Vorbeifluges an dem Mond wird die Raumsonde durch die von Dione ausgehenden gravitativen Einflüsse zwar minimal, aber doch deutlich registrierbar von der vorgesehenen Flugbahn abgelenkt werden. Diese Abweichung macht sich durch eine geringfügig veränderte Laufzeit der Radiosignale, welche Cassini während des Vorbeifluges konstant zur Erde aussenden wird, bemerkbar. Hierzu sendet Cassini im Bereich des S-Bandes eine hochstabile Trägerwelle in Richtung Erde aus, ohne selbst Signale zu empfangen. Hierfür wird der Sender der Kommunikationsanlage der Raumsonde verwendet, welcher die Trägerwelle mit einer Sendeleistung von zehn Watt abstrahlt.

Durch die Auswertung dieser auf dem Doppler-Effekt basierenden Daten lässt sich nicht nur die Masse von Dione und die sich daraus ergebende mittlere Dichte näher bestimmen. Vielmehr können hierdurch auch Aussagen über den inneren Aufbau dieses Mondes getätigt werden. Neben der Beantwortung der Frage, ob Dione über einen regelrechten Kern verfügt, erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler durch das RSS-Experiment weitere Erkenntnisse über einen eventuell existierenden unterirdischen Ozean (Raumfahrer.net berichtete) sowie über Heterogenitäten und Massekonzentrationen in dessen Inneren.

Die über einen Zeitraum von fünf Stunden durchzuführende RSS-Kampagne wird etwa 2,5 Stunden vor der dichtesten Annäherung an Dione beginnen. Während der erfolgenden RSS-Messungen muss die vier Meter durchmessende Hauptantenne der Raumsonde allerdings exakt auf die Erde ausgerichtet sein. Nur so können die von Cassini abgesetzten Radiosignale von den Empfangsstationen des Deep Space Network (DSN) der NASA mit einer ausreichenden Präzision empfangen werden. Da die wissenschaftlichen Instrumente starr auf einer Instrumentenplattform montiert sind, ist es somit während der Hauptphase dieses Vorbeifluges nicht möglich, Fotoaufnahmen von der Dione-Oberfläche durch die ISS-Kamera zu gewinnen.

Erst nach dem Abschluss der RSS-Messungen können somit neben der ISS-Kamera auch verschiedene Spektrometer ihre Beobachtungen von Dione fortsetzen. So soll dann zum Beispiel das CIRS-Instrument die ‚Nachtseite‘ von Dione abtasten und Temperaturmessungen durchführen. Hierdurch erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler Informationen über die Mechanismen des Wärmetransports und der Wärmeabgabe auf der Oberfläche von Dione, woraus sich auch Rückschlüsse über deren mineralogische Zusammensetzung ableiten lassen.

Nicht von den RSS-Messungen betroffen ist dagegen ein weiteres Instrument der Raumsonde – das Ion and Neutral Mass Spectrometer (kurz „INMS“). Dieses Spektrometer wird auch während der Phase der dichtesten Annäherung versuchen, Gasmoleküle zu detektieren, welche von Dione entweichen und die eine äußerst dünne und laut dem bisherigen Erkenntnisstand hauptsächlich aus Sauerstoff bestehenden Atmosphäre um diesen Mond bilden (Raumfahrer.net berichtete).

Der Abschluss des Orbits Nummer 218
Nach dem Abschluss des Dione-Vorbeifluges wird sich ISS-Kamera am 17. Juni erneut auf einen der kleineren, äußeren Saturnmonde – diesmal handelt es sich um den rund 32 Kilometer durchmessenden Mond Albiorix – richten und über mehrere Stunden hinweg zwecks der Bestimmung der Rotationsdauer aus einer Entfernung von etwa 20,5 Millionen Kilometern abbilden. Für den 18. und 19. Juni sind mehrere Beobachtungen des Mondes Titan vorgesehen, welcher sich dabei 1,3 Millionen Kilometer von Cassini entfernt befinden wird.

Ebenfalls am 19. Juni wird die ISS-Kamera zudem wieder auf den Saturn gerichtet sein und in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (kurz „UVIS“), im Bereich des dortigen Südpols nach dort eventuell gerade auftretenden Polarlichtern Ausschau halten.

Die Untersuchung solcher durch die Aktivität der Sonne verursachten Leuchterscheinungen innerhalb der Atmosphäre eines von einem Magnetfeld umgebenen Planeten im äußeren Sonnensystem erlaubt Rückschlüsse auf die dort auftretenden Auswirkungen der Sonnenaktivität und ist zugleich von Bedeutung für die zukünftig zu erstellenden Vorhersagen des in der Umgebung unseres Heimatplaneten zu erwartenden Weltraumwetters.

Am 26. Juni 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 01:56 MESZ in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 218. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 219 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 7. Juli 2015 in einer Entfernung von diesmal rund 11.000 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).

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Der Beitrag Raumsonde Cassini – Der Saturnumlauf Nummer 218 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 19. Mai 2015 erreicht die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 06:31 MESZ 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 2,43 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 217. 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 unter anderem das vertikale Strukturprofil der verschiedenen Ringe des Saturn eingehender 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 19 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 216“ lautet, insgesamt 21 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Zusätzlich stehen auch mehrere Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler.
Das erste Beobachtungsziel: Der Saturn
Nur wenige Stunden nach dem Beginn dieses neuen Umlaufs um den Ringplaneten wird die ISS-Kamera auf den Saturn gerichtet sein und in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), im Bereich des dortigen Südpols nach dort eventuell gerade auftretenden Polarlichtern Ausschau halten. Ähnliche Beobachtungen sind für den 23. und den 30. Mai vorgesehen.

Der Mond Titan aus der Ferne

Für den 20. Mai ist eine Beobachtungskampagne des größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, vorgesehen. Aus einer Entfernung von etwa 1,66 Millionen Kilometern soll dabei speziell der östliche Bereich der Region Xanadu abgebildet werden. Bei der Xanadu-Region handelt es sich um ein Gebiet, welches sich über eine Länge von rund 3.400 Kilometern entlang des Äquators erstreckt und das in etwa über die Fläche Australiens verfügt. Diese Region ist von mehreren bis zu 2.000 Meter hohen Bergrücken durchzogen.

Der Titan ist von einer dichten Atmosphäre umgeben, welche im Bereich des sichtbaren Lichts keinen direkten Blick auf dessen Oberfläche zulässt. Die ISS-Kamera wird bei diesen Beobachtungen jedoch mehrere Spezialfilter einsetzen, so dass die an der Mission beteiligten Wissenschaftler mit diesen Aufnahmen trotzdem verschiedene Oberflächenstrukturen wie den vermutlichen Eisvulkan Hotei Arcus oder das 392 Kilometer durchmessende Impaktbassin Menrva abbilden können.

Erneut der Saturn
Ebenfalls noch am 20. Mai wird erneut der Saturn in den Mittelpunkt der Beobachtungen rücken. Neben dem ISS-Kameraexperiment wird dabei auch ein weiteres Instrument, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), zum Einsatz kommen und die Atmosphäre des Planeten im Wellenlängenbereich der fernen und der extremen ultravioletten Strahlung abbilden. Eine zweite derartige Beobachtungskampagne wird am 24. Mai erfolgen.

Zuvor wird jedoch am 22. und 23. Mai neben der ISS-Kamera ein drittes Spektrometer, diesmal handelt es sich um das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), eingesetzt und ebenfalls Daten über die Saturnatmosphäre sammeln. Dabei wird am 22. Mai auch zu beobachten sein, wie der Mond Titan vor der Saturnscheibe vorbei zieht. Am 23. Mai sollen zudem ähnliche Transits der inneren Monde Mimas, Enceladus und Epimetheus beobachtet werden.

Für den 25. Mai ist eine weitere, diesmal 16 Stunden andauernde Saturnbeobachtung durch das ISS-Kameraexperiment angesetzt. Diese Aufnahmen dienen zum einen der Dokumentation des aktuellen Wettergeschehens. Durch die regelmäßig erfolgende Abbildung von markanten 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).

Außerdem soll mit diesen Beobachtungsdaten der Einfluss untersucht werden, welche die in den oberen Schichten der Saturnatmosphäre auftretenden Dunstschleier auf die in den tiefer gelegenen Schichten befindlichen Wolkenformationen ausüben. Hierzu wird auch eine für den darauffolgenden Tag vorgesehene Kampagne beitragen, in deren Verlauf die ISS-Kamera zusammen mit dem Spektrometer VIMS den Saturn über einen Zeitraum von diesmal 19 Stunden beobachten soll.

Periapsis
Am 28. Mai 2015 wird Cassini schließlich um 16:54 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 217, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 188.590 Kilometern nahe der Umlaufbahn des Mondes Mimas passieren. Diese Gelegenheit soll genutzt werden, um die turbulenten, tiefer gelegenen Schichten der Saturnatmosphäre mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Cassini-RADAR im Mikrowellenbereich zu analysieren. Mit den dabei zu gewinnenden Daten sollen ähnliche Messungen ergänzt werden, welche bereits in den Jahren 2005, 2009, 2010 und 2011 erfolgten. Des weiteren wird unmittelbar vor und nach den RADAR-Messungen erneut das VIMS eingesetzt, um ebenfalls die Saturnatmosphäre im Wellenlängenbereich der nahinfraroten Strahlung zu untersuchen.

Nur wenige Minuten vor dem Erreichen der Periapsis wird Cassini zudem um 16:09 MESZ den kleinen, lediglich etwa 32,6 × 23,6 × 20,0 Kilometer abmessenden Mond Telesto in einer Entfernung von 44.722,4 Kilometern passieren und mit der ISS-Kamera verschiedene Aufnahmen anfertigen. Dieser Mond weist eine ausgesprochen helle Oberfläche auf, welche über eine Albedo von 0,994 verfügt.

Auf früheren Aufnahmen der Raumsonde Cassini von diesem Mond sind mehrere Impaktkrater erkennbar. Allgemein ist die Oberfläche jedoch sehr eben und weist nur wenige Spuren älterer Krater auf. Dies deutet auf eine dicke Schicht aus Staub und feinkörnigen Eispartikeln hin, welche möglicherweise von einem andauernden Bombardement durch die Partikel des benachbarten E-Ringes des Saturn herrühren. Zudem weist die Oberfläche keine einheitliche Färbung auf. Der Ursprung der Farbunterschiede ist noch nicht verstanden. Möglicherweise stammen sie jedoch von feinen Unterschieden in der chemischen Zusammensetzung der Oberfläche oder von einer unterschiedlichen Größe der Partikel der Regolithschicht.

Zwei der inneren Monde des Saturn
Am 31. Mai stehen dann zwei weitere der inneren Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Zunächst wird die ISS-Kamera dabei auf den 504 Kilometer durchmessenden Mond Enceladus gerichtet sein und aus einer Entfernung von 1,35 Millionen Kilometern die von der Südpolregion dieses Mondes ausgehenden feinen Jets aus Wasserdampf und Eispartikeln dokumentieren.

Nur wenige Stunden später, um 15:36 MESZ, wird die Raumsonde Cassini die Oberfläche des 360,2 x 266 x 205,4 Kilometer abmessenden Mondes Hyperion mit einer Geschwindigkeit von 4,3 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 34.286,9 Kilometern passieren. Dies ist die dichteste Annäherung der Raumsonde an diesen Mond seit dem 16. September 2011 (Raumfahrer.net berichtete) und zugleich der letzte dichtere Vorbeiflug an Hyperion bis zum Ende der Cassini-Mission im Jahr 2017. Dieser ‚Flyby‘ soll genutzt werden, um mit der ISS-Kamera diverse Aufnahmen von der Oberfläche des Mondes anzufertigen. Die besten Aufnahmen werden dabei eine Auflösung von etwa 205 Metern pro Pixel erreichen. Zudem soll das CIRS die Mondoberfläche abtasten und so Informationen über deren chemische Zusammensetzung und Temperatur liefern.

Hyperion erinnert auf den ersten Blick eher an einen ‚gigantischen Schwamm‘ denn an einen Mond. Der Grund hierfür konnte bisher noch nicht entschlüsselt werden. Sehr wahrscheinlich steht dieses ungewöhnliche Aussehen aber mit der geringen Dichte dieses Mondes in Zusammenhang, welche lediglich 0,544 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt. Dieser Wert wurden von der Raumsonde Cassini während eines am 26. September 2005 in einer Entfernung von nur 514 Kilometern erfolgten Vorbeifluges an diesem Mond ermittelt.

Da Hyperion anscheinend hauptsächlich aus Wassereis besteht, bedeutet dieser Wert somit, dass der Mond extrem porös ist und sein Inneres zu 42 Prozent aus Hohlräumen bestehen muss. Hyperion ist also eher ein so genannter Rubble Pile und kein ‚kompakter Körper‘. Beimischungen von Komponenten mit einer höheren Dichte – zum Beispiel signifikante Anteile an Gesteinen – würden den Wert dieser Porosität noch weiter erhöhen.

Trotzdem ist die Oberfläche von Hyperion mit einer Vierzahl an eng beieinander liegenden relativ kleinen, dafür aber offenbar gut erhaltenen Kratern überzogen, welche über Durchmesser von lediglich etwa zwei bis zehn Kilometern verfügen. Derartig kleine Krater sollten eigentlich im Verlauf der Zeit – gemeint sind hierbei Zeiträume von Jahrmillionen und Jahrmilliarden – erodieren und letztendlich ‚verschwinden‘.

Eine wichtige Rolle bei einer solchen ‚atmosphärenfreien‘ Erosion spielt die ‚Verschüttung‘ dieser Impaktstrukturen unter dem im Rahmen von zu späteren Zeitpunkten erfolgenden Impakten ausgeworfenen Material. Bei dem Einschlag eines kleinen, aber trotzdem ausreichend massereichen Himmelskörpers auf die Oberfläche eines größeren Objektes wird Material in die Höhe geschleudert, welches kurz darauf wieder in der Umgebung des Einschlagsortes niedergeht. Im Rahmen eines solchen Ereignisses werden in der Umgebung gelegene und bereits zuvor vorhandene Impaktkrater mit diesem Ejekta-Material überdeckt.

Erfolgen diese Einschläge jedoch in ‚Ziel‘-Objekte mit einer geringen Dichte – das getroffene Objekt verfügt zum Beispiel über eine relativ hohe Porosität – so wird bei einem solchen Ereignis deutlich weniger Material in die Umgebung befördert als üblich. Porositätswerte von über 40 Prozent reduzieren dabei die Menge des Auswurfmaterials unter Umständen auf einen Wert von weniger als 25 Prozent.

Im Verlauf der Zeit sind also eine Vielzahl an kleineren Himmelskörpern auf der Oberfläche von Hyperion eingeschlagen und dabei auch relativ weit in diese eingedrungen, ohne dass dabei jedoch die umliegenden Krater durch ausgeworfenes Material ‚ausgewischt‘ wurden. Daraus könnte das in der Gegenwart erkennbare, durch anscheinend ‚gestochen scharfe‘ Kraterränder verursachte schwammartige Aussehen der Oberfläche von Hyperion verursacht werden, welches noch zusätzlich dadurch verstärkt wird, dass die Böden der erkennbaren Krater über eine im Allgemeinen eher dunkle Farbe verfügen.

Weitere Beobachtungen des Saturn und des E-Rings
Am 2. und am 4. Juni soll im Rahmen von insgesamt drei weiteren ‚Sturmbeobachtungskampagnen‘ erneut das Wettergeschehen auf dem Saturn dokumentiert werden. Ebenfalls an diesen beiden Tagen wird die ISS-Kamera zudem Teilbereiche des diffusen E-Rings des Saturn abbilden, welcher sich aus Staubpartikeln und Eis zusammensetzt. Gespeist wird dieser Ring in erster Linie durch das 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 7. Juni 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 03:49 MESZ in einer Entfernung von rund 2,5 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 217. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 218 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Des weiteren werden am 16. Juni die Monde Polydeuces und Dione von der Raumsonde passiert. Der Vorbeiflug an Dione wird dabei in einer Entfernung von lediglich 515,9 Kilometern erfolgen.

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).

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• Raumsonde Cassini: Der Saturnumlauf 216 beginnt (25. April 2015)
• Raumsonde Cassini beginnt den Saturnumlauf Nummer 215 (28. März 2015)
• Hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus? (12. März 2015)

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Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
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