Der Wolkenwirbel am Nordpol des Saturn in einer Aufnahme aus dem Jahr 2014 (oben) und bei einem noch stärkeren Sturm in einer Simulation (unten).
Foto:  NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute (oben); Rakesh K. Yadav (unten)

WashingtonDer auffällige sechseckige Wolkenwirbel am Nordpol des Saturn ist die Folge komplexer dynamischer Turbulenzen in der Atmosphäre des Ringplaneten. Das legt zumindest eine Simulation amerikanischer Wissenschaftler nahe. Rakesh Yadav und Jeremy Bloxham von der Harvard University in Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts können damit die Entstehung der eigentümlichen Sechseckstruktur erklären, wie sie im Fachmagazin PNAS erläutern. Der Wolkenwirbel reiche vermutlich sehr tief in die Saturn-Atmosphäre hinab, schließen die beiden Forscher aus ihrem Modell.

Bereits die „Voyager“-Sonden der US-Raumfahrtbehörde Nasa hatten bei ihrem Besuch des Ringplaneten Anfang der 1980er-Jahre das nahezu regelmäßige Sechseck am Nordpol des Saturn entdeckt. Seitdem konnte der Sechsecksturm fortlaufend beobachtet werden. Er hat einen Durchmesser von rund 25.000 Kilometern und dreht sich in etwa 10,5 Stunden einmal um sich selbst. Seine Entstehung ist nicht geklärt. Während manche Theorien davon ausgehen, dass es sich um ein eher flaches Phänomen von einigen Dutzend bis einigen Hundert Kilometern Tiefe handelt, postulieren andere, dass der Sturm sich Tausende Kilometer tief in die Saturn-Atmosphäre erstreckt.

Die Harvard-Forscher hatten die Effekte von tiefer, turbulenter Konvektion in der Atmosphäre von Gasriesen betrachtet, zu denen auch Saturn zählt. Unter Konvektion verstehen Wissenschaftler etwa das Aufsteigen von warmer Luft oder Flüssigkeit wie das Aufwallen von Wasser in einem Kochtopf, der erhitzt wird. Die Konvektion spielt auch für irdische Wirbelstürme eine wichtige Rolle.

Die turbulente Konvektion in den Außenschichten eines Gasriesen erzeugte in der Modellrechnung horizontale Windbänder, die sich in der Richtung abwechseln. Am Nordpol entstand dabei ein großer Wirbelsturm, der von drei gegensätzlich drehenden Wirbelstürmen umgeben war. Dazu kamen mehrere kleine Wirbelstürme und ein starker ostwärts gerichteter Jetstream. Dieser formte sich durch die Einflüsse der umgebenden Wirbelstürme zu einem regelmäßigen Neuneck. Die Wirbel reichen der Simulation zufolge tief hinab in die Atmosphäre, sind an der Oberfläche durch die weniger einheitliche Konvektion dort jedoch nicht zu sehen, sodass der Jet die dominante sichtbare Struktur bleibt.

Die Forscher argumentieren, dass derselbe Mechanismus die Sechseckstruktur auf dem Saturn hervorbringen könne. Der sechseckige Sturm wäre demnach sehr tief in der Saturn-Atmosphäre verankert. Die Simulation könne noch nicht alle Aspekte der Beobachtungen des Saturn reproduzieren, schreiben Yadav und Bloxham. Mit mehr Rechenleistung sollte jedoch in Zukunft eine noch detailliertere Simulation möglich sein. (dpa/fwt)