Was macht die Atmosphäre des Saturn so heiß?

Die oberen Schichten in der Atmosphäre der „Gasriesen“ Saturn, Jupiter, Uranus und Neptun sind – ähnlich wie bei der Erde – heiß. Aber im Gegensatz zur Erde ist die Sonne zu weit von diesen äußeren Planeten entfernt. Vor allem bei Saturn war deshalb die enorme Hitze auf diesem Planeten eines der großen Geheimnisse der Planetenforschung.

Neue Datenanalysen aus dem „Cassini“-Raumschiff der NASA finden eine erste Erklärung dafür. Was hält die oberen Schichten des Saturn und möglicherweise die anderen Gasriesen so heiß? Die Erklärung: Grund sind Auroren am Nord- und Südpol des Planeten.

Elektrische Ströme, ausgelöst durch Wechselwirkungen zwischen Sonnenwinden und geladenen Teilchen von Saturnmonden, entzünden die Auroren und erwärmen die obere Atmosphäre. Die aktuell im „Nature Astronomy“ veröffentlichte Arbeit bietet eine vollständige Kartierung. Beleuchtet hatte man sowohl die Temperatur, als auch die Dichte der oberen Atmosphäre.

Riesenplanet Saturn mit enormer Hitze

„Um die Dynamik zu verstehen, ist wirklich eine globale Sicht erforderlich. Der neue Datensatz zeigt, dass wir die obere Atmosphäre von Pol zu Pol betrachten. Wir können gleichzeitig sehen, wie sich die Temperatur mit der Tiefe ändert“, sagte die leitende Forscherin Zarah Brown von der Arizona-Universität.

Durch die Erstellung eines vollständigen Bildes der Wärmezirkulation in der Atmosphäre können die Forscher einiges besser verstehen. Vor allem, wie aurorale elektrische Ströme die oberen Schichten der Saturnatmosphäre erwärmen und Winde antreiben. „Die Ergebnisse sind für unser allgemeines Verständnis der oberen Planetenatmosphäre von entscheidender Bedeutung“, sagte Co-Autor Tommi Koskinen.

Er führt weiter aus: „Sie helfen bei der Beantwortung der Frage, warum der oberste Teil der Atmosphäre so heiß ist, während der Rest der Atmosphäre – aufgrund der großen Entfernung von der Sonne – kalt ist.“

Cassini bringt Aufschluss über Temperatur

Sechs Wochen lang zielte die Raumsonde Cassini auf mehrere helle Sterne in den Sternbildern Orion und Canis Major. Das Raumschiff beobachtete, wie die Sterne auf und unter dem Riesenplaneten verschwanden. Dadurch analysierten die Wissenschaftler, wie sich das Sternenlicht beim Durchgang durch die Atmosphäre veränderte.

Durch die Messung der Dichte der Atmosphäre erhielten die Wissenschaftler die Informationen, die sie zum Ermitteln der Temperaturen benötigten. Sie fanden heraus, dass die Temperaturen in der Nähe der Auroren ihren Höhepunkt erreichen. Dies weist darauf hin, dass elektrische Auroralströme die obere Atmosphäre erwärmen.

„Obwohl Tausende von Exoplaneten gefunden wurden, können nur die Planeten in unserem Sonnensystem so detailliert untersucht werden. Dank der Sonde Cassini haben wir derzeit ein detaillierteres Bild der oberen Atmosphäre des Saturn“, sagte die Forschungsleiterin Zarah Brown. Die „Mission Cassini“ ist ein Kooperationsprojekt der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumorganisation. (CS)