Planetenforschung: Das nordpolare Hexagon des Saturn

Der US-Raumsonde Cassini gelang eine interessante Bildsequenz des nordpolaren Hexagons auf Saturn, die deutlich die Bewegungen der Wolken innerhalb dieser langlebigen Struktur zeigt. Es lassen sich die Rotation des zentralen polaren Wirbels und diverse kleinere Sturmwirbel ausmachen, die sich rasch bewegen, während das Sechseck seine Form und Größe kaum ändert.

Das nordpolare Hexagon auf Saturn (Falschfarbenbild) — © NASA, JPL / Caltech / SSI / Hampton University (Ausschnitt)
Das nordpolare Hexagon auf Saturn | Über rund 30 000 Kilometer Durchmesser erstreckt sich das Wolken-Hexagon am Nordpol des Ringplaneten Saturn. Es entsteht vermutlich durch eine stehende Welle in der Atmosphäre des Gasriesen, der keine feste Oberfläche besitzt. Genau auf der Rotationsachse des Ringplaneten ist der zentrale Sturmwirbel sichtbar, der auch das "Auge des Saturn" genannt wird. Er hat einen Durchmessser von rund 10 000 Kilometern.

Das Hexagon wurde schon im Jahr 1980 durch die Raumsonde Voyager 1 beim Vorbeiflug entdeckt und ist bis heute aktiv. Atmosphärenphysiker gehen davon aus, dass es auf eine stehende Welle in der Saturngashülle zurückgeht. Sie konnten aber bislang keine völlig befriedigende Theorie über seine Entstehung und Langlebigkeit aufstellen. Eine derartige Struktur existiert nur auf der Nordhalbkugel des Saturn, am Südpol gibt es kein Gegenstück. Auch die anderen Gasplaneten des Sonnensystems haben nichts Vergleichbares zu bieten.

Das nordpolare Hexagon am 27. November 2013 (Rohbild) — © NASA, JPL / Caltech / SSI (Ausschnitt)
Das nordpolare Hexagon am 27. November 2013 | Aus einer Entfernung von 1,7 Millionen Kilometern gelang der US-Raumsonde Cassini am 27. November 2013 dieser Blick auf den Nordpol des Saturn. Die Aufnahme ist ein noch völlig unbearbeitetes Rohbild. Deutlich zeigen sich das dunkle polare Hexagon und sein fast schwarzer zentraler Sturmwirbel direkt am Nordpol. Etwa auf der Position "6 Uhr" ist im Hexagon ein weiterer heller Sturmwirbel sichtbar. Er erstreckt sich über rund 3500 Kilometer und ist offenbar recht langlebig, da er auch auf Bildern aus dem Vorjahr zu sehen ist.

Das Hexagon erstreckt sich über eine Breite von rund 30 000 Kilometern. Der zentrale Wirbel, der exakt auf der Rotationsachse des Ringplaneten sitzt, erstreckt sich über rund 10 000 Kilometer, berücksichtigt man die auf ihn zulaufenden Strömungen. Die Bilder der als Film verarbeiteten Sequenz entstanden im Dezember 2012, als sich die Beleuchtungsverhältnisse an Saturns Nordpol durch den Beginn des Frühlings so weit verbessert hatten, dass die ganze Struktur im Sonnenlicht lag. Saturn durchläuft wegen seiner Achsenneigung von 27 Grad wie die Erde ausgeprägte Jahreszeiten, allerdings dauert ein Saturnjahr rund 29,5 Erdjahre. Um die Einzelheiten des Hexagons hervorzuheben, wurden die Aufnahmen in Falschfarben wiedergegeben. Auffällig ist ein weiterer heller Sturmwirbel, der sich ungefähr an der Position "6 Uhr" befindet. Er misst rund 3500 Kilometer im Durchmesser und ist auch auf aktuellen Bildern von Cassini vom November 2013 zu sehen. Offenbar ist er ebenfalls recht langlebig.

Bei Untersuchungen im nahen Infraroten stellten die Planetenforscher der NASA fest, dass sich im Inneren des Hexagons weniger große Dunstpartikel in der Hochatmosphäre als sonst auf Saturn befinden, während die Menge an feinen Partikeln erhöht ist. Genau das Gegenteil wird in den weiter südlichen Breiten des Planeten beobachtet. Offenbar wirken die starken Winde am Rand des Hexagons wie eine Barriere und behindern den Austausch mit der restlichen Gashülle. Die größeren Dunstpartikel entstehen durch die Bestrahlung der Hochatmosphäre mit Sonnenlicht, das erst seit etwa vier Jahren den Nordpol erreicht. Möglicherweise werden sich im Lauf der nächsten Jahre mehr große Dunstpartikel bilden; die Forscher der NASA hoffen, dass Cassini noch bis September 2017 den Ringplaneten beobachten wird.