Saturnmond Enceladus besitzt leuchtenden Fußabdruck im Saturnpolarlicht

Einem internationalen Forscherteam von Wissenschaftlern aus Köln, dem Central Arizona College und der Johns Hopkins Universität ist es erstmals gelungen, Leuchtpunkte im Polarlicht des Saturn zu beobachten. Für die Lichterscheinungen ist der Saturnmond Enceladus verantwortlich: Dort stoßen Geysire am Südpol des Mondes Wasserdampfwolken aus. Das Gas stört das Saturnmagnetfeld und treibt elektrische Ströme, die sich entlang des Magnetfelds bis zu den Polen des Riesenplaneten fortsetzen. Dort erzeugen die Ströme einen Leuchtpunkt, der nun zum ersten mal von den Kameras des Forschungssatelliten Cassini nachgewiesen wurde. Die Beobachtungen sind in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Der Kölner Professor Joachim Saur vom Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln und sein Doktorand Sven Jacobsen beschäftigen sich schon seit Jahren mit von Monden verursachtem Polarlichtleuchten. Das Phänomen war bisher nur von anderen Himmelskörpern bekannt, so Saur: „Eine ähnliche Wechselwirkung gibt es zwischen dem Mond Io und Jupiter.“ Allerdings ist das Phänomen bei Saturn wesentlich schwächer und variiert stärker in der Helligkeit. Trotzdem tauchen solche Phänomene nur bei hohen Energien auf. „Um den Fußabdruck bei Saturn zum Leuchten zu bringen, ist die Leistungsstärke eines kompletten irdischen Kraftwerkes notwendig“, so der Wissenschaftler. Ein Grund für die beobachteten Helligkeitsschwankungen des Leuchtpunkts könnte die wechselhafte Aktivität der Geysire auf Enceladus sein. Es handelt sich dabei um die sogenannten "Tiger-Streifen", tief eingeschnittene Gräben, aus denen Wasser ausdampft.

Im Prinzip sind die Gaswolke und das Magnetfeld des Saturn nichts anderes als ein gigantischer Generator: Ein magnetisches Feld dreht sich um einen elektrisch leitfähigen Stoff. Durch den elektrischen Strom, der dabei erzeugt wird, bewegen sich Elektronen entlang der Magnetfeldlinien zum Saturn hin und regnen auf die Saturnatmosphäre herab. Dort wo die Elektronen auf die Atmosphäre von Saturn treffen, regen sie die Teilchen der Atmosphäre zum Leuchten an. „Das ist vergleichbar mit einem alten Röhrenfernseher. Dort laufen die Elektronen auch entlang des Magnetfeldes der Röhre und wo sie auf den Bildschirm treffen, regen sie diesen zum Leuchten an“, erklärt Professor Joachim Saur.

Weitere Messinstrumente des Satelliten Cassini zeichneten während eines Vorbeiflugs an Enceladus besonders energiereiche Elektronen auf. Ähnliches wurden ebenfalls bereits bei Io beobachtet. „Die Messungen zeigen allerdings im Detail Unterschiede“, so der Kölner Geophysiker Sven Jacobsen, der diese Wechselwirkung auf dem neuen Computer-ClusterCHEOPS (Cologne High Efficiency Operating Plattform for Science) des Kölner Rechenzentrums simuliert. „Mit unserem Computermodel untersuchen wir genau solche Unterschiede zwischen Io und Enceladus, um grundlegende Gesetzmäßigkeiten der elektromagnetischen Verbindung zwischen Monden und Planeten herauszufinden."

Bei Rückfragen:
Professor Joachim Saur, saur@geo.Uni-Koeln.de
Sven Jacobsen, jacobsen@geo.Uni-Koeln.de Bilder: