Die NASA veröffentlicht die bislang umfassendste Aufnahme des Saturn

Durch die Beobachtung bei komplementären Wellenlängen des Lichts ermöglichen beide Weltraumobservatorien den Wissenschaftlern ein umfassenderes und detaillierteres Verständnis der Atmosphäre des Gasriesen.

Beide Teleskope erfassen das von den in Bändern angeordneten Wolken und Dunstschichten des Saturn reflektierte Sonnenlicht, doch während das Hubble-Teleskop feine Farbunterschiede auf dem gesamten Planeten sichtbar macht, erkennt das Webb-Teleskop mit seiner Infrarotsicht Wolken und chemische Stoffe in verschiedenen Tiefen der Atmosphäre, von den tiefen Wolkenschichten bis hin zur schwachen oberen Atmosphäre.

Saturn auf eine andere Art betrachten

Der direkte Vergleich von Saturn-Aufnahmen, die bei unterschiedlichen Wellenlängen und zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommen wurden, zeigt, wie unterschiedlich der Planet im Infrarot (links) im Vergleich zum sichtbaren Licht (rechts) erscheint. Die Abbildung links trägt die Beschriftung „Saturn, Webb-Infrarotlicht, 29. November 2024“. Die Abbildung rechts trägt die Beschriftung „Saturn, Hubble-sichtbares Licht, 22. August 2024“. Im Infrarotbereich zeigt Saturn horizontale Bänder, wobei die Bänder an den Nord- und Südpolen dunkler orange erscheinen und sich zum Äquator hin zu einem hellbraunen Ton aufhellen. Die Pole leuchten in einer grünlich-grauen Farbe. Die Ringe erscheinen in einem eisigen Neonweiß. Die weißen Punkte, die mehrere Monde des Saturn darstellen, sind mit Janus, Dione und Enceladus beschriftet. Im sichtbaren Licht erscheinen die horizontalen Bänder des Saturn blassgelb, wobei einige Bänder in der Nähe der Pole einen hellblauen Farbton aufweisen. Die Ringe erscheinen strahlend weiß, etwas weniger leuchtend als auf dem Infrarotbild. Die weißen Punkte, die mehrere Monde darstellen, sind mit Janus, Mimas und Epimetheus beschriftet.

Gemeinsam können Wissenschaftler die Atmosphäre des Saturn in verschiedenen Höhen „aufschneiden“, als würden sie die Schichten einer Zwiebel abziehen. Jedes Teleskop enthüllt einen anderen Teil der Geschichte, und die kombinierten Beobachtungen helfen den Forschern zu verstehen, wie die Atmosphäre des Saturn als dreidimensionales, miteinander verbundenes System funktioniert. Beide Techniken ergänzen frühere Beobachtungen, die von der Cassini-Sonde der NASA zwischen 1997 und 2017 durchgeführt wurden.

Das hier gezeigte Hubble-Bild wurde im August 2024 im Rahmen eines mehr als zehn Jahre andauernden Beobachtungsprogramms namens OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) aufgenommen, während das Webb-Bild einige Monate später unter Nutzung der frei verfügbaren Beobachtungszeit des Direktors entstanden ist.

Die neu veröffentlichten Bilder zeigen Merkmale der komplexen Atmosphäre des Saturn.

Auf dem Webb-Bild schlängelt sich ein langlebiger Jetstream, bekannt als die „Ribbon Wave“, durch die mittleren Breiten der Nordhalbkugel, beeinflusst von sonst nicht nachweisbaren atmosphärischen Wellen. Direkt darunter stellt ein kleiner Fleck einen anhaltenden Überrest des „Great Spring Storm“ aus den Jahren 2010 bis 2012 dar. Auf dem Webb-Bild sind auch mehrere andere Stürme zu sehen, die über die südliche Hemisphäre des Saturn verstreut sind.

All diese Merkmale werden von starken Winden und Wellen unterhalb der sichtbaren Wolkenschicht angetrieben, was den Saturn zu einem natürlichen Labor für die Erforschung der Strömungsdynamik unter extremen Bedingungen macht.

Auf beiden Bildern sind einige der scharfen Kanten des ikonischen sechseckigen Jetstreams am Nordpol des Saturn schwach zu erkennen, der erstmals 1981 von der Voyager-Sonde der NASA entdeckt wurde. Es bleibt eines der faszinierendsten Wetterphänomene im Sonnensystem. Seine Beständigkeit über Jahrzehnte hinweg unterstreicht die Stabilität großräumiger atmosphärischer Prozesse auf Riesenplaneten. Dies dürften die letzten hochauflösenden Bilder des berühmten Sechsecks sein, bis in den 2040er Jahren der Nordpol in den Winter eintritt und für 15 Jahre in Dunkelheit versinkt.

In Webbs Infrarotbeobachtungen erscheinen die Pole des Saturn in einer charakteristischen grünlich-grauen Farbe, was auf eine Lichtemission bei Wellenlängen nahe 4,3 Mikrometer hindeutet. Dieses Merkmal könnte auf eine in großer Höhe liegende Aerosolschicht zurückzuführen sein, die das Licht anders streut, oder möglicherweise auf Polarlichtaktivität, bei der geladene Teilchen in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Planeten Lichtemissionen in der Nähe der Pole erzeugen.

Die Hubble- und Webb-Teleskope der NASA haben bereits die Polarlichter des Saturn erforscht, Einblicke in die spektakulären Polarlichter des Jupiter gewährt, die 2011 erstmals gesichteten Polarlichter des Uranus bestätigt und die Polarlichter des Neptun erstmals mit Webb entdeckt.

Auf dem Infrarotbild von Webb sind die Ringe extrem hell, da sie aus stark reflektierendem Wassereis bestehen. Auf beiden Bildern sehen wir die sonnenbeschienene Seite der Ringe, wenn auch auf dem Hubble-Bild etwas weniger deutlich, weshalb auf dem darunter liegenden Planeten Schatten zu sehen sind.

Es gibt auch feine Details in den Ringen, wie beispielsweise Speichen und Strukturen innerhalb des B-Rings, die bei den beiden Observatorien unterschiedlich erscheinen. Der F-Ring, der äußerste, wirkt auf dem Webb-Bild dünn und scharf, während er auf dem Hubble-Bild kaum zu erkennen ist.

Die Umlaufbahn des Saturn um die Sonne bestimmt in Verbindung mit der Position der Erde auf ihrer jährlichen Umlaufbahn den sich verändernden Blickwinkel auf die Saturnoberfläche und die Ringe.

Diese Beobachtungen aus dem Jahr 2024, die im Abstand von 14 Wochen aufgenommen wurden, zeigen, wie sich der Planet vom nördlichen Sommer in Richtung der Tagundnachtgleiche 2025 bewegt. Während sich Saturn in Richtung südlicher Frühling und späterer südlicher Sommer in den 2030er Jahren bewegt, werden Hubble und Webb immer bessere Ansichten dieser Hemisphäre erhalten.

Quelle: NASA