Wie der riesige Sturm auf dem Saturn funktioniert

2-02-saturn_g — Ein detailliertes Mosaik des großen Saturnsturms aus Bildern des Orbiters Cassini vom 26. Februar, komplett und in zwei Ausschnitten: Bilder durch drei nahinfrarote Farbfilter von 750nm bis 889nm wurden hier den Grundfarben zugeteilt, um die unterschiedlichen Wolkenhöhen herauszuarbeiten, je blauer desto höher. [NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute]

Seit neun Monaten tobt er nun schon, der größte Sturm auf dem Planeten Saturn seit mindestens 30 Jahren und erst der sechste seit 1876: Helle Wolken, vermutlich aus kristallinem Ammoniak haben sich in der oberen Atmosphäre des Planeten von einem Punkt aus ausgebreitet, wo am 5. Dezember 2010 eine kompakte Wolke erschienen war, und längst hat das Band den kompletten Planeten umrundet. Das Phänomen hat nicht nur Scharen von Amateurbeobachtern in der nun zu Ende gehenden Sichtbarkeit erfreut, es wurde auch vom Saturnorbiter Cassini, dem Hubble Space Telescope und Großteleskopen auf der Erde so eingehend untersucht wie keiner der großen Stürme auf dem Planeten zuvor: Erste Forschungsarbeiten sind kürzlich erschienen. Die großen Saturnstürme – manchmal Great White Spots genannt – treten ungefähr einmal pro Saturnjahr auf, aber der aktuelle kam überraschend früh: Auf der Nordhemisphäre hatte erst im August 2009 das Frühjahr begonnen. Doch (zusätzliche) Wärme ist offensichtlich der Motor dieser Phänomene: Die Cassini-Beobachtungen – mit der Kamera wie im Radiobereich – zeigen klar, dass es sich um einen massiven Komplex aus Gewitterwolken handelt, die feuchte Konvektion aus den Tiefen der Saturnatmosphäre in die Höhe getrieben hat.

Bei Saturn wie auch bei Jupiter spielt Konvektion bei gleichzeitiger Kondensation von Wasser – die eine Menge latente Wärme freisetzt – eine Schlüsselrolle beim Wärmetransport aus den tiefen dichten Atmosphärenschichten nach außen: Bereits ein paar intensive aufsteigende Luftsäulen reichen, um genug Energie in Höhen zu bringen, wo sie dank geringerer Dichte der Atmosphäre in den Raum abgestrahlt werden kann. Aber während entsprechende Ereignisse beim Jupiter zufällig auftreten, ist der Effekt beim Saturn mit seiner viel größeren Achsneigung von 27° abhängig von den Jahreszeiten: Die verstärkte Sonneneinstrahlung ist hier der Auslöser. Viele Fragen bleiben aber offen, etwa wie die Sonnenenergie überhaupt bis in die kritische Tiefe vordringen kann, wo sie den Kondensationsprozess anstößt, oder warum es gerade bei 38° Nord stürmt. Das jedenfalls tut es gewaltig: Bis zu 10 Mal pro Sekunde blitzte es im Inneren des Sturms, so dass der Radiodetektor Cassinis die einzelnen Blitze kaum mehr trennen konnte. Und Infrarotbeobachtungen von der Erde zeigen, dass sich die atmosphärische Zirkulation Saturns infolge des Riesensturms bereits deutlich verändert hat.

Daniel Fischer

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