Pasadena - Der Kern des Planeten Saturn ist wesentlich größer und diffuser als bislang angenommen. Das ergab die Analyse von Wellenausbreitungen in den Ringen des Riesenplaneten, wie Wissenschaftler im Fachblatt Nature Astronomy berichten. Die Messungen sollen außerdem zeigen, dass der Kern aus einem anderen Elemente-Mix besteht als bisher vermutet.

„Die besten Hinweise auf die interne Struktur der Riesenplaneten haben uns bislang Messungen ihres Gravitationsfelds geliefert“, schreiben Christopher Mankovich und Jim Fuller vom California Institute of Technology in Pasadena. Dazu vergleichen Wissenschaftler die Flugbahnen von Raumsonden in der Umgebung der Planeten mit Vorhersagen von Modellen des Aufbaus des Planeten. „Diese Daten sind jedoch zwangsläufig besonders empfindlich bezüglich der äußeren Schichten eines Planeten, während Messungen der Masse und Kompaktheit des Kerns so kaum möglich sind.“

Dank seines ausgedehnten Ringsystems bietet Saturn den Forschern jedoch eine weitere Möglichkeit zur Untersuchung der inneren Planetenstruktur: Messungen der US-amerikanischen Raumsonde „Cassini“, die von 2004 bis 2017 den Saturn umkreist hat, haben gezeigt, dass sich in den Ringen Wellen ausbreiten, die ihre Ursache in Schwankungen des Gravitationsfelds des Riesenplaneten haben. Mankovich und Fuller haben die Daten von „Cassini“ jetzt erneut ausgewertet, mit dem Gravitationsfeld von Saturn verknüpft und analysiert, welcher innere Aufbau mit den Beobachtungen kompatibel ist.

Ihr Ergebnis ist überraschend: Demnach erstreckt sich der Kern über bis zu 60 Prozent des Planetenradius – damit ist er erheblich größer als bislang angenommen. Hatten die Astronomen bisher vermutet, der Kern bestehe aus schweren Elementen und sei von einer klar abgegrenzten Hülle aus Wasserstoff und Helium umgeben, so müssen sie auch diese Vorstellung revidieren: Die Oszillationen der Saturnringe lassen sich nur erklären, wenn der Kern aus einem Gemisch von schweren Elementen mit Wasserstoff und Helium besteht, das sich graduell von innen nach außen ändert. Der Übergang vom Kern zur Hülle findet also nicht an einer scharf definierten Grenze statt, sondern verläuft diffus.

Dieser innere Aufbau sei eine Herausforderung für die derzeitigen Modelle der Planetenentstehung, so Mankovich und Fuller. Er könne aber wertvolle Informationen darüber liefern, wie sich im jungen Sonnensystem der Kern von Saturn aus Gas, Staub und Gesteinsbrocken gebildet hat.

Das Ringsystem des Saturn ist das auffälligste Merkmal des Saturn. Galileo Galilei konnte es bereits 1610 als Erster durch ein von ihm weiterentwickeltes Fernrohr sehen, beschrieb es aber als eine Art Henkel, nicht als isolierte Ringe. Heute weiß man, dass die verschiedenfarbigen Hauptringe aus mehr als hunderttausend einzelnen Ringe bestehen. Der innerste beginnt etwa 7000 Kilometer von der Oberfläche des Saturn entfernt und besitzt einen Durchmesser von 134.000 Kilometern. Der äußerste misst 960.000 Kilometer.

Mit einer Dicke von bis zu wenigen hundert Metern sind die einzelnen Ringe extrem dünn. Sie bestehen aus Eis- und Gesteinsbrocken – von Staubkorngröße bis zu einigen Metern Durchmesser. Im Bereich der Ringe befinden sich auch sogenannte Schäfermonde wie Prometheus und Pandora. (dpa/fwt,BLZ)