Saturnmonde

Saturnmond JapetusJapetus ist ein mit Eis überzogener Mond. Er ist mit einem Durchmesser von 1436 km der drittgrößte Mond Saturns. Er wurde bereits vor mehr als 300 Jahren von Giovanni Cassini beobachtet. Dieser wunderte sich darüber, dass der Mond manchmal sichtbar war und manchmal aus unerklärlichen Gründen verschwand.

Seit dem Besuch der Raumsonde Voyager 2 wissen wir, welche Ursache das plötzliche Verschwinden hat: Japetus ist auf der einen Seite sehr hell gefärbt, und auf der anderen Seite fast schwarz. Wendet er uns seine dunkle Seite zu, ist er fast nicht mehr zu sehen. Die Albedo beträgt auf der hellen Seite 50%, auf der dunklen nur 3-5%!

Japetus (oder auch Iapetus) ist in der griechisch-römischen Mythologie der Bruder Saturns.

Daten und Fakten

Oberfläche Japetus

Steckbrief Japetus
Durchmesser: 1436 km
mittlerer Abstand zu Saturn: 3.561.300 km
Umlaufzeit um Saturn: 79,33 Tage
Albedo: 0,04 bis 0,5
Scheinbare Helligkeit: ca. 10 mag
entdeckt von Giovanni Cassini im Jahr 1671
Weitere Daten und Vergleiche: Siehe Mondetabelle

Besonderheiten: hat eine schwarze und eine helle Seite, Gebirgszug genau entlang des Äquators

Der Mond mit den zwei Gesichtern

Die dunkle Region auf Japetus wurde nach ihrem Entdecker 'Cassini Regio' benannt, die hellen Bereiche heißen 'Roncevaux Terra'.

Lange rätselte man darüber, weshalb dieser Mond zwei so unterschiedliche Seiten hat. Dazu werden mehrere Theorien bzw. Erklärungen diskutiert.

Theorie 1

Durch Beobachtungen der Saturnsonde Cassini ist klar geworden, dass Japetus nur sehr langsam rotiert. Dabei weist immer die gleiche Seite in Flugrichtung.

Auf dieser Seite sammelt Japetus möglicherweise viel Staub aus dem Weltall auf, wodurch das Eis dort dunkel gefärbt wird und so mehr Sonnenlicht absorbiert.

Das wiederum führt zum Erwärmen und Verdunsten der Eisschicht, und tiefer liegende Gesteinsschichten kommen zum Vorschein. Diese Gesteinsschichten haben eine dunkle Färbung.

Theorie 2

Oberflächendetails von JapetusDie dunklen Materialien könnten auch Ablagerungen aus organischen Verbindungen sein, wie sie in primitiven Meteoriten oder auf der Oberfläche von Kometen vorkommen.

Wie dick die Schicht des dunklen Materials ist, weiß man heute noch nicht. Sollte sie dünn sein, so müsste sie ständig erneuert werden, da bei einem Einschlag helleres Material aus dem Untergrund ausgeworfen würde.

Theorie 3

Das dunkle Material könnte aus dem Innern des Mondes stammen und durch eine Kombination aus Impaktereignissen und Vulkanismus an die Oberfläche gelangt sein. Diese Theorie wird durch das konzentrierte Vorkommen am Boden von Kratern gestützt.

Theorie 4

Einer anderen Theorie nach stammt das dunkle Material vom Mond Phoebe. Es könnte durch den Einschlag von Mikrometeoriten freigesetzt und sich auf Japetus' führender Seite gesammelt haben. Gestärkt wird diese Theorie durch den Fund eines weiteren, sehr ausgedehnten Saturnrings durch das Spitzer-Weltraumteleskop am 6. Oktober 2009. Man nimmt an, dass das Material dieses Ringes von Phoebe stammt, da dessen Umlaufbahn ziemlich genau innerhalb des Rings verläuft.

Andere Forscher sind der Meinung, das Material könnte auch vom Saturnmond Titan stammen. Eine endgültige Erklärung steht noch nicht fest. Vielleicht ist des Rätsels Lösung ja eine Mischung aus all diesen Theorien. Hier besteht auf jeden Fall weiterer Forschungsbedarf.

Noch ein Rätsel: die Walnussform

Walnussmond JapetusJapetus sieht auf Bildern der Raumsonde Cassini aus wie eine Walnuss. Das liegt an dem Bergrücken, der sich bis auf wenige Breitengrade genau auf dem geografischen Äquator befindet.

Der Bergrücken hat eine Länge von 1300 Kilometern, eine Breite von bis zu 20 Kilometern und eine maximale Höhe von 13 Kilometern.

Noch weiß man nicht, wie der Gebirgszug entstanden ist. Es gibt bislang mehrere Erklärungen dafür:

Theorie 1

Der Bergrücken könnte durch tektonische Vorgänge entstanden sein, also durch Auffaltung, wie wir es auch bei irdischen Gebirgen beobachten können.

Theorie 2

Bergrücken auf JapetusDurch einen Riss in der Kruste des Mondes könnte flüssiges Material aus dem Untergrund an die Oberfläche getreten sein und sich bis zum heutigen Erscheinungsbild angehäuft haben.

Theorie 3

Nach einer gänzlich anderen Hypothese (Wing-Huen Ip) handelt es sich um die Trümmer eines abgestürzten Ringes, der entweder ein Überrest der Gas- und Staubscheibe gewesen ist, aus der sich Japetus gebildet hat, oder die Folge des Einschlags eines großen Asteroiden und des dadurch herausgeschleuderten Materials.

Theorie 4

Vielleicht aber rotierte Japetus kurz nach seiner Entstehung stark. Durch die schnelle Rotation bekam er eine ausgebeulte Form. Japetus gefror, bevor sich die Rotation auf den heutigen Wert verlangsamte. Die ausgebeulte Form musste nun eigentlich zurückgehen. Das war aber durch das Gefrieren nicht mehr möglich. Das Material sammelte sich daher an der ehemals höchsten Stelle, dem Äquator, an.

Die Aufnahmen auf dieser Seite stammen von der NASA (Courtesy NASA/JPL-Caltech).

Saturnmond RheaRhea hat einen Durchmesser von 1528 km und ist nach Titan der größte der Saturnmonde. Der Mond besteht wahrscheinlich aus Gestein, das von einer ganz dicken Eiskruste überzogen ist.

Rhea zeigt Saturn bei ihrem Umlauf immer die gleiche Seite (wie unser Mond). Dadurch hat sie eine Seite, die in Flugrichtung immer vorn ist, und eine geschützte Seite hinten.

Vorne ist der Mond mit Kratern übersät, die von Zusammenstößen mit Meteoriten zeugen. Hinten befinden sich weniger Einschlagkrater, dafür aber einige Risse und Kanäle.

Daten und Fakten

Rheas Oberfläche

Steckbrief Rhea
Durchmesser: 1528,6 km
mittlerer Abstand zu Saturn: 527.040 km
Umlaufzeit um Saturn: 4,518 Tage
Albedo: 0,65
Scheinbare Helligkeit: 9,6 mag
entdeckt von Giovanni Cassini im Jahr 1672
Weitere Daten und Vergleiche: Siehe Mondetabelle

Besonderheiten: gebundene Rotation, auf einer Seite viele Krater, auf der Rückseite wenige Krater, dafür einige Risse

Rhea gleicht in ihrer Zusammensetzung, der Albedo und den Strukturen ihrer Oberfläche dem Saturnmond Dione. Beide Monde weisen unterschiedliche Hemisphären auf. Offensichtlich machten die Monde gleiche Phasen der Entwicklung durch.

Die führende Hemisphäre (also die Seite des Mondes, die auf der Umlaufbahn um Saturn immer nach vorne zeigt) ist stark verkratert und zeigt keine größeren Helligkeitsunterschiede.

Wie beim Jupitermond Kallisto weisen die Einschlagkrater keine Ringwälle oder Zentralberge auf, wie sie für den Erdmond oder den Planeten Merkur typisch sind. Die dünne Eiskruste Rheas gab wohl über geologische Zeiträume hinweg nach, wobei derartige Strukturen eingeebnet wurden.

Auf der nachfolgenden Hemisphäre von Rhea (also die Seite, die immer hinten ist) sind helle Streifen auf einer dunklen Oberfläche sowie einige Einschlagkrater sichtbar. Die Streifen entstanden in einer frühen Entwicklungsphase durch Kryovulkanismus (Kältevulkanismus), als das Innere des Mondes noch flüssig war.

Quelle: Wikipedia

Achtung: Die hier dargestellte Rotation ist nicht identisch mit der echten Rotation des Mondes, denn gebundene Rotation bedeutet ja, dass er sich während eines Umlaufs genau einmal um sich dreht, dem Saturn also immer die gleiche Seite zuwendet. Die Animation dient einfach dazu, den Mond von allen Seiten betrachten zu können.

Der Name Rhea stammt von einer Titanin aus der griechisch-römischen Mythologie, die zugleich Saturns Schwester und Ehefrau war. Der Sage nach gebar sie Jupiter, Neptun und Pluto.

Die Aufnahmen auf dieser Seite stammen von der NASA (Courtesy NASA/JPL-Caltech).

TitanTitan ist ein sehr großer Mond (Durchmesser 5150 Kilometer!), größer als der Planet Merkur, der Explanet Pluto und auch größer als unser eigener Mond. Anfangs meinte man sogar, er sei der größte Mond im Sonnensystem! Aber das täuschte, seine Atmosphäre ließ ihn nur größer erscheinen als Ganymed der Jupitermond.

Titan ist der einzige bekannte Mond, der eine dicke Atmosphäre besitzt. Das ist normalerweise ein Merkmal von Planeten. Alle anderen Monde haben nur eine sehr dünne oder gar keine Luftschicht. Es stellte sich sogar heraus, dass die Titanatmosphäre dicker und dichter ist als die der Erde! Sie reicht bis 500 km in die Höhe (Erde nur ca. 100 km) und hat am Boden einen Luftdruck von 1500 hPa (Erde ca. 1050 hPa).

Lange Zeit war es unmöglich herauszufinden, wie denn nun seine Oberfläche aussehen mag. Titan ist von einer dicken Wolkenschicht umgeben (ähnlich wie auch Venus), die keinen Blick hinunter erlaubt. Die Raumsonden Pioneer 11 und Voyager 1 und 2 lieferten erste Bilder aus der Nähe des ungewöhnlichen Mondes, konnten aber auch keinen Blick auf tiefergelegene Gebiete erhaschen. Die Wolken waren einfach undurchdringlich.

HuygensAm 14. Januar 2005 war es soweit - unsere Neugier sollte endlich befriedigt werden! Die Raumsonde Cassini-Huygens kam im Saturnsystem an und ließ den Lander Huygens durch die Wolken hinab auf die Oberfläche des Titan schweben. Während des Abstiegs am Fallschirm wurde fleißig alles gemessen und fotografiert. Aus den vielen Daten ergaben sich zahlreiche neue Erkenntnisse und Einblicke in diese einzigartige Welt.

Nach der Landung funktionierte die Landeeinheit noch 70 Minuten lang, bis sie dann in der eiskalten Titanluft einfror. Vorher lieferte sie noch eine Menge Panoramafotos und Messdaten an Cassini, die oben geblieben war und die Daten weiter Richtung Erde schickte.

Näheres zur Cassini-Huygens-Mission gibt es auf der Seite 'Saturnmissionen'.

Daten und Fakten

Seen auf Titan

Steckbrief Titan
Durchmesser: 5150 km
mittlerer Abstand zu Saturn: 1.221.830 km
Umlaufzeit um Saturn: 15,945 Tage
Albedo: 0,22
Scheinbare Helligkeit: 8,4 mag
entdeckt von Christian Huygens im Jahr 1655
Weitere Daten und Vergleiche: Siehe Mondetabelle

Besonderheiten: einziger Mond mit Atmosphäre, geschlossene Wolkenschicht, Seen und Ozeane aus Methan

Auf der Abbildung oben rechts sind Titans Seen nahe des Äquators zu erkennen. Normalerweise ist die Wolkendecke des Mondes undurchdringlich, sodass Details von der Oberfläche aus dem Weltall heraus nicht zu sehen sind. Für diese Aufnahme wurde eine Kamera der Raumsonde Cassini genutzt, die im nahen Infrarotlicht fotografiert. Mit der Wellenlänge von 939 Nanometern ist es möglich, die Wolken zu durchdringen und einen Blick auf die Welt darunter zu werfen.

Die Welt des Titan

Was erwartet uns auf dem Titan für eine Welt? Nun, keine lebensfreundliche..
Es ist kalt, sehr kalt, genauer gesagt: -180° Celsius!

Oberfläche des Titan

Auf den ersten Blick ist seine Oberfläche der der Erde nicht unähnlich. Es gibt Berge und ganze Gebirgszüge, große flache Ebenen, Flüsse, Seen und Ozeane. Am Himmel treiben Wolken dahin, vom Titanwind getrieben, und regnen sich auch ab. Am Boden liegen Steine herum. Aber man darf sich nicht täuschen lassen. Auf dem Titan ist vieles völlig anders als auf der Erde!

Oberfläche des TitanDie Luft besteht zu 90% aus Stickstoff und 5% Methan, ist also keine 'Atemluft' für uns.

Der für Lebewesen auf der Erde so wichtige Sauerstoff fehlt ganz, das für Pflanzen wichtige Kohlendioxid ist auch nicht vorhanden.

Die Wolken sind aus Methan. Das regnet sich ab und bildet am Boden Methanflüsse und -seen.

Die Methanregentropfen können ziemlich groß sein (Durchmesser 1 cm) und fallen wegen der niedrigeren Schwerkraft auf Titan ganz langsam zu Boden. Auf der Erde ist Methan ausschließlich gasförmig.

Vulkane auf Titan spucken keine Lava aus, sondern Eis und Ammoniak. Felsen bestehen nicht aus Silikatgestein, wie wir es kennen, sondern aus steinhart gefrorenem Eis.

Alles in allem ähneln die Verhältnisse auf Titan denen der Erde vor 3,8 Milliarden Jahren. Die Grundbausteine des Lebens sind durchaus vorhanden und die Atmosphäre ähnelt der Uratmosphäre der Erde, in der es anfangs auch noch keinen Sauerstoff gab. Allerdings ist Titan einfach zu weit von der Sonne entfernt, um die nötige Energie zu erhalten, damit sich Leben bilden und wohlfühlen kann. Es ist schlicht um 200 Grad zu kalt auf Titan.

Die Aufnahmen auf dieser Seite stammen von der NASA (Courtesy NASA/JPL-Caltech).

Umlaufzeiten der Saturnmonde um Saturn

Wir sehen hier, wie lange die Saturnmonde für einen Umlauf um ihren Heimatplaneten benötigen. Die Monde sind der Größe nach angeordnet, Titan ist der größte Saturnmond. Je näher sich ein Mond an Saturn befindet, desto weniger Zeit braucht er für eine Runde. Zum Vergleich sind deshalb die Abstände der Monde zu Saturn im unteren Diagramm dargestellt.

Abstand der Saturnmonde von Saturn