Saturn hat nie seine Rotation geändert. Jahrzehntelang ließen Messungen den Planeten so aussehen, als würde er sich beschleunigen und verlangsamen, eine physikalische Unmöglichkeit für einen Gasriesen. Jetzt sagen Astronomen im Vereinigten Königreich, sie hätten endlich bewiesen, dass sich die Rotationsrate nie verändert hat. Der Übeltäter war Saturns eigene Aurora, die aktiv die Atmosphäre aufheizte und Winde erzeugte, die jedes Instrument täuschten, das versuchte, die Drehung des Planeten zu messen.
Die Aurora, die die Rotation eines Planeten vortäuschte
Das Rätsel begann richtig, nachdem die NASA-Sonde Cassini 2004 am Saturn ankam. Daten der Mission zeigten, dass sich Saturns Rotationsrate im Laufe der Zeit allmählich zu verschieben schien. Das ergab keinen Sinn. Planeten ändern nicht einfach so ihre Rotation auf kurzen Zeitskalen. Wissenschaftler standen vor einem Puzzle, das sich mehr als zwei Jahrzehnte lang einer Erklärung widersetzte.
Im Jahr 2021 schlug ein Team unter der Leitung von Professor Tom Stallard von der Northumbria University vor, dass die Messungen irreführend waren. Sie argumentierten, dass sich Saturns Rotation nicht wirklich änderte. Stattdessen wurden elektrische Signale, die mit der Aurora des Planeten verbunden waren, durch Winde in der oberen Atmosphäre verzerrt. Diese Winde erzeugten elektrische Ströme, die das Aurorasignal veränderten, das Wissenschaftler zur Schätzung der Rotation des Planeten verwendeten. Aber diese Erklärung ließ eine entscheidende Frage unbeantwortet: Was trieb diese Winde überhaupt an?
Webb sieht die Hitze, die den Kreislauf antreibt
Um die Antwort zu finden, wandten sich Stallard und Kollegen von Institutionen im gesamten Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten dem James Webb Space Telescope zu. Das Team beobachtete Saturns nördliche Aurora-Region kontinuierlich für einen gesamten Saturn-Tag. Webbs Infrarot-Instrumente ermöglichten es ihnen, sich auf Licht zu konzentrieren, das von einem Molekül namens Trihydrogen-Kation ausgestrahlt wird, das sich in Saturns oberer Atmosphäre bildet und als natürliches Thermometer fungiert.
Die resultierenden Karten waren die detailliertesten, die jemals von Temperaturen und geladenen Teilchendichten im Inneren von Saturns Aurora-Region erstellt wurden. Frühere Messungen hatten Unsicherheiten von etwa 50 Grad Celsius. Webbs Beobachtungen reduzierten diese Spanne drastisch und zeigten ein klares und unerwartetes Muster. Die Aurora heizte aktiv die Atmosphäre auf und erzeugte Temperaturunterschiede, die starke Winde hervorriefen. Diese Winde erzeugten dann elektrische Ströme, die wiederum die Aurora in einem sich selbst erhaltenden Kreislauf antrieben.
Ein sich selbst erhaltender Kreislauf, der die Wissenschaft täuschte
Die neue Studie, veröffentlicht im Journal of Geophysical Research: Space Physics, zeigt, dass dieser Kreislauf dafür verantwortlich war, dass Saturn seine Rotationsrate zu ändern schien. Die von der Aurora erzeugten Winde verändern die elektrischen Signale, die Wissenschaftler zur Messung der Rotation des Planeten verwenden. Abhängig davon, wo und wie diese Signale erfasst werden, kann Saturn so aussehen, als würde er sich schneller oder langsamer drehen, als er tatsächlich tut. Der Planet selbst hat sich nie verändert. Nur das Signal hat sich geändert.
Für Forscher, die Jahre damit verbracht haben, das Unmögliche zu erklären, schließt der Fund ein langes und frustrierendes Kapitel. Saturns Rotationsrate ist stabil. Die Aurora war die ganze Zeit der Trick.
