Cassini-Daten offenbaren zweites Sturm-Sechseck auf Saturn

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Helligkeitskarten des sechsseitigen Wirbels in der Saturn-Stratosphäre von August 2013-2017. Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen. Copyright: NASA/JPL-Caltech/University of Leicester/GSFC/L.N. Fletcher et al. 2018

Leicester (Großbritannien) – Seit seiner Entdeckung sorgt das sogenannte Saturn-Hexagon, ein gewaltiger sechseckiger Wolkenwirbel über dem Nordpol des Ringplaneten Saturn, für Rätselraten selbst unter Planetenwissenschaftlern. In den Daten der „Cassini“-Sonde haben Wissenschaftler eine ganz ähnliche und nicht weniger rätselhafte Struktur nun auch in der deutlich höheren Stratosphäre des Planeten entdeckt.

Das große Saturn-Wolkenhexagon wurde bereits Anfang der 1980er Jahre auf Aufnahmen Voyager-Sonde entdeckt und später auf den Cassini-Bildern 2004/2006 bestätigt. Damals befand sich die südliche Hemisphäre im Saturn-Sommer. Eine Langzeitstudie der Stratosphären-Beobachtungen der Nordpolregion mit Cassini offenbarte nun einen ganz ähnlichen, sechsseitigen Wirbel, der sich mit dem über der Nordhemisphäre einsetzenden Sommer in der Hochatmosphäre, also hunderte von Kilometren oberhalb der das große Hexagon bildenden Wolken in der Stratosphäre des Planeten befindet.

„Die Seiten dieses neuentdeckten Wirbels erscheinen ebenso hexagonal (sechsseitig) wie jene des großen Hexagons, das wir in der tieferen Atmosphäre beobachten können“, berichten Leigh Fletcher von der University of Leicester und Kollegen aktuell im Fachjournal „Nature Communications“ (DOI: 10.1038/s41467-018-06017-3).

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Obwohl die Wissenschaftler schon zuvor damit gerechnet hatten, mit steigenden Temperaturen auch hier einen Wirbel beobachten zu können, waren sie von der ebenfalls sechsseitigen Ausformung doch überrascht:

„Entweder hat sich hier ebenso spontan ein identisches Wirbelhexagon in zwei völlig unterschiedlichen Höhen gebildet – eine in den oberhalb der Wolken und eines in der Stratosphäre, oder diese Hexagone sind in Wirklichkeit eine gewaltige Struktur, die mehrere hundert Kilometer in emporragt“, so Fletcher.

Hintergrund
Da ein Saturn-Jahr knapp 30 Erdenjahre lang dauert, setzte der nördliche Saturn-Sommer erst 2009 ein, woraufhin sich die nördliche Hemisphäre des Saturn seither nach und nach erwärmt.

Die Beobachtungen zeigen, dass sich die beiden Saturnpole sehr unterschiedlich verhalten: „So gab es während des südlichen Sommers weder in den dichten Wolkenschichten noch in der Stratosphäre einen hexagonal geformten Wirbel über dem Südpol. Der (normale) südliche polare Wirbel ist wärmer und weist eine andere Dynamik auf als sein nördliches Gegenstück.“ Laut den Forschern spricht dies für eine grundlegende (atmosphärische) Asymmetrie zwischen den beiden Polen, die bislang noch kaum erklärt ist.

Sollte sich über den Saturn-Nordpol also tatsächlich eine mehrere hundert Kilometer hohe sechsseitige Wirbelstruktur erheben, müsste man davon ausgehen, dass sich auch die dortigen Windrichtungen mit zunehmender Höhe kaum ändern. Die Beobachtung wiederspricht auch atmosphärischen Modellen, wonach sich Wellen wie jene des großen Hexagons eigentlich nicht nach oben fortsetzten und eigentlich auf ihren Ausgangshöhen verharren sollten.

Das Wolken-Sechseck in der unteren Saturn-Atmosphäre. Copyright: NASA/JPL-Caltech/SSI

„Ein Weg, wie sich diese ‚Wellen-Information‘ nach oben fortsetzten könnte, wäre der Prozess der sog. Dahinschwindens (evanescence). Hierbei verliert sich die Stärke einer solchen Welle mit zunehmender Höhe, ist aber gerade noch stark genug, um sich in der Stratosphäre abzuzeichnen“, vermutet Fletcher und fügt abschließend hinzu:

„Wir müssen einfach noch sehr viel mehr über den Saturn lernen. Tatsächlich ist es derzeit recht frustrierend, dass wir diese Struktur erst gen Ende der Cassini-Mission entdecken konnten.“

Von einem besseren Verständnis der Saturn-Hexagone und der Frage, wie diese ihre Form beibehalten können, erhoffen sich Wissenschaftler auch weitere Erkenntnisse darüber, wie Phänomene innerhalb der tieferen Saturn-Atmosphäre die oberen Schichten beeinflussen können und wie Energie innerhalb der planetaren Atmosphäre verteilt wird.

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