Gewittersturm auf dem Saturn

Am Gasplanet Saturn tobte der größte Sturm seit Jahrzehnten. Untersucht wurde der Saturn-Sturm unter anderem am Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz.

Am Abend des 5. Dezember 2010 misst die NASA-Sonde Cassini plötzlich erhöhte elektrische Aktivität. Knapp zwei Stunden später erfassen Teleskope auf der Erde erste, noch undeutliche Bilder. Und bald steht fest: Auf der Nordhalbkugel des Saturn braut sich ein Sturm zusammen. Als Georg Fischer vom Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften die Daten auswertet, ist er anfangs nicht besonders überrascht. Denn Stürme sind für die Atmosphäre des Saturn nicht ungewöhnlich und das Instrument zur Messung von Radio und Plasmawellen an Bord von Cassini (Radio and Plasma Wave Science, kurz RPWS) zeigt seit Jahren immer wieder Blitze an. „Nach etwa einer Woche war mir dann aber klar, dass es sich um keinen gewöhnlichen Sturm handelt, sondern um einen Great White Spot“, erinnert sich der Wissenschaftler. Great White Spots sind riesige Saturn-Stürme, die mehrere tausend Kilometer groß sein können und mit Teleskopen von der Erde aus als verschwommene weiße Flecken erkennbar sind. Seit 1876 wurden mehrere solcher Stürme auf dem Saturn beobachtet, durchschnittlich rund alle 30 Jahre, was etwa einem Saturnjahr entspricht.

Great White Spot (NASA/JPL-Caltech/SSI)
Great White Spot (NASA/JPL-Caltech/SSI)

Was Anfang Dezember als kleiner weißer Fleck begann, wurde bald zu einem gigantischen Gewittersturm. Nach etwa drei Wochen war der Sturm rund 10.000 km breit und 17.000 km lang – und er wuchs immer weiter. Nach zwei Monaten reichte er einmal um den Planeten herum. Nach rund sieben Monaten erstreckte er sich über eine Fläche von vier Milliarden Quadratkilometern, was etwa der achtfachen Erdoberfläche entspricht. Und der Saturn-Sturm war nicht nur um vieles größer als Unwetter auf der Erde, es blitzte auch deutlich heftiger. „Das RPWS nahm mindestens zehn Blitze pro Sekunde wahr. Manchmal fanden aber auch so viele Blitze gleichzeitig statt, dass wir sie nicht mehr klar voneinander unterscheiden konnten“, sagt Georg Fischer. „Die Blitze waren etwa 10.000 Mal stärker als Blitze auf der Erde. Und die Energie, die der Sturm in den ersten Wochen ausgestoßen hat, entsprach einer Quadrillion Joule“, erklärt er und vergleicht: „Das ist etwa die Energie, die die Erde pro Jahr von der Sonne bekommt. Oder 10.000 Mal so viel Energie, wie wir Menschen jedes Jahr verbrauchen.“

Gemeinsam mit einem internationalen Team aus Wissenschaftlern und mit der Hilfe von Amateurastronomen, die den Sturm von der Erde aus betrachteten, untersuchte Georg Fischer den Great White Spot über Monate. Anfang Juli 2011 veröffentlichte er die Ergebnisse als Erstautor in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ und der Saturn-Sturm schaffte es sogar aufs Titelblatt. Seit rund zehn Jahren beschäftigt sich der Grazer Wissenschaftler mit Stürmen und Blitzen auf anderen Planeten. Nachdem er am Saturn-Mond Titan keine Blitze entdecken konnte, begann er 2004, sich intensiver mit Stürmen am Saturn zu beschäftigen. Dass er einen der größten Stürme der letzten Jahrzehnte beschreiben würde, darauf konnte Georg Fischer aber nur hoffen. „Den nächsten Great White Spot haben wir eigentlich zwischen 2017 und 2020 erwartet. Cassini wird bis 2017 Daten vom Saturn sammeln – es hätte also durchaus sein können, dass wir den Sturm ‚verpassen‘.“ Doch die Wissenschaftler hatten Glück: Der Great White Spot entstand dieses Mal etwas verfrüht.

Cassini (NASA/JPL)
Cassini (NASA/JPL)

Während andere Wissenschaftler und Amateurastronomen Bilder des Sturms auswerteten, beschäftigte sich Georg Fischer am IWF in Graz mit den Radiowellen, die von den Blitzen ausgesandt werden. „Wenn es auf der Erde ein Gewitter gibt und man ein Radiogerät auf niedrige Frequenzen einstellt,  kann man ein Knacksen hören, wenn es Blitzt. Im Grunde funktioniert das RPWS-Messgerät auf Cassini ähnlich. Allerdings höre ich die Blitze nicht, sondern bekomme sie in Form von Daten, die ich mit einem Computerprogramm auswerte.“

Bis vor wenigen Jahren wusste man noch nicht, dass die Radiowellen am Saturn auf Blitze zurückzuführen sind. Durch die Daten der Cassini-Sonde hat man viel Neues über den Planeten erfahren. Aber warum ist der aktuelle Great White Spot verfrüht aufgetaucht? Wieso entstehen die riesigen Stürme meist im Rhythmus eines Saturn-Jahres? Warum sind die Blitze so energiereich? Der Sturm am Saturn löst sich nun langsam auf, viele Fragen bleiben aber noch unbeantwortet. In zukünftigen Projekten will Georg Fischer versuchen, Antworten auf einige von ihnen zu finden. So sollen die Saturn-Blitze unter anderem mit Blitzen am Jupiter und auf der Erde verglichen werden. „Wir haben in den letzten Jahren zwar viel über den Saturn und seine Stürme herausgefunden“, so Georg Fischer, „Aber die Dynamik der Saturn-Atmosphäre ist immer noch ein großes Rätsel.“

Hier der Great White Spot zum Anhören.

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2011 erschienen im „Universum Magazin“.

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