Saturn leuchtet
Polarlichter gibt es nicht nur auf der Erde
Der Saturn ist ein Schwerpunkt der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature: Vier Artikel sind der Aurora des Ringplaneten gewidmet. Schon lange rätseln die Astronomen, wie wohl das Magnetfeld des Saturns beschaffen ist und wie es auf die Sonnenwinde reagiert. Vergleichsgrößen sind der sehr viel größere Gasplanet Jupiter und die kleinere Erde.
Im Januar 2004 bot sich der Raumsonde Cassini, deren kleinerer Ableger, der Lander Huygens, kürzlich viele Schlagzeilen machte (Titan – Mond des Lebens?), die einmalige Möglichkeit, direkt vor Ort am Saturn zu beobachten, wie eine interplanetare Schockwelle das Magnetfeld des Planeten traf.
Die Instrumente an Bord zeichneten die Emissionen im Radiowellenbereich auf, der Plasma-Spectrometer und der Magnetometer hielten die Intensität der Aurora und den Druck des heranbrausenden Sonnenwindes fest. Gleichzeitig machte das Weltraumteleskop Hubble (Wenn eine "Zeitmaschine" das Zeitliche segnen muss) über mehrere Wochen hinweg ultraviolette Aufnahmen von den Polarlichtern. Die Kombination der Daten ermöglichte den Astronomen ganz neue Einblicke in die magnetische Realität des Saturns.
Die Magnetosphäre ist das Feld rund um einen Planeten, das von seinem Magnetfeld dominiert wird. Auf diese Sphäre trifft immer wieder der Sonnenwind und deformiert sie. Das Magnetfeld der Erde funktioniert als Schutzschild für das Leben auf der Erde. Es lenkt die energiereichen kosmischen Teilchen ab, hauptsächlich negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Protonen, die sonst auf die Erdoberfläche stürzen würden. Erreicht der Sonnenwind die obere Atmosphäre, entstehen -- auf der Erde wie auf dem Saturn -- die Polarlichter (Die Ionosphäre als blinkende Neonreklame).
Die Erforschung der Magnetosphäre ist von existenzieller Bedeutung für die Erde und die Analyse der Magnetfelder anderer Planeten in unserem Sonnensystem und ihrer Reaktion auf den Sonnenwind sind deshalb von großem Interesse. Die sich unter dem Druck des ständigen Teilchensturms von der Sonne verformende Magnetosphäre des Jupiters, mit einem Durchmesser des 20fachen unserer Sonne, wurde bereits eingehend untersucht (Rendezvous am Jupiter).
Polarlicht auf anderen Planeten
Das Leuchten der Aurora entsteht, wenn geladene Partikel mit dem Magnetfeld eines Planeten kollidieren und in dessen Atmosphäre einströmen. Dabei entstehen Emissionen von Licht und Radiowellen. Der Himmel, vor allem über den Polen, leuchtet glühend bunt auf. Auf der Erde unterscheidet man die "Aurora borealis", das Nordlicht und die "Aurora australis", das Südlicht.
In Nature veröffentlichen jetzt drei Wissenschaftler-Teams ihre aktuellen Forschungsergebnisse über die Aurora des Saturn. John Clarke von der Boston University und sein internationales Team nutzten vor allem das Hubble-Teleskop und verglichen die ultraviolette Aurora des Saturns mit vergleichbaren Phänomenen auf der Erde und dem Jupiter.
Frank Crary vom Southwest Research Institute und Kollegen von acht Instituten in Großbritannien, Belgien und den USA untersuchten den Druck des Sonnenwindes und das elektrische Feld als Faktoren des roten Polarlichts. Die europäische- amerikanische Forschergruppe rund um William Kurth, von der University of Iowa konzentrierte sich dagegen auf die Analyse der Radio-Emissionen des Ringplaneten.
Vorher waren die Wissenschaftler davon ausgegangen, dass Saturns Magnetosphäre in ihren Eigenschaften zwischen denen der Erde und des Jupiters liegen würde. Jetzt wissen sie, dass dessen Polarlicht zwar in einigen Punkten denen der anderen Planeten gleicht, aber auch ganz eigenen Spielregeln folgt. Während auf der Erde die Aurora immer nur ganz kurz aufscheint, kann sie auf dem Saturn tagelang anhalten. Polarlicht auf dem Ringplaneten wird vor allem vom Druck des Sonnenwindes beeinflusst, während auf der Erde das Magnetfeld der Sonne eine wesentlich größere Rolle spielt. Jupiters Aurora ist wesentlich weniger stark vom Sonnenwind beeinflusst.
Wenn das rote Licht am Südpol des Saturn besonders hell leuchtet, verringert sich der Durchmesser des Energieringes rund um den Pol -- und im Gegensatz zur Erde sowie dem Jupiter intensiviert sich die Aurora auch in Bereichen, wo die Nacht zum Tag wird. Manchmal erscheint das Polarlicht auf dem Ringplaneten in Form einer Spirale.
Wer jetzt noch wissen will, wie sich das anhört, wenn der Sonnenwind auf die Magnetosphäre des Saturn trifft, kann das hier tun: Cassini Encounters Saturn's Bow Shock.