Planetare Atmosphären

Zehneck am Südpol des Saturn misst 167.000 Kilometer

 Dennis Lenz

Zehneck am Südpol des Saturn misst 167.000 Kilometer
(Symbolbild) Saturns Nordpol trägt seit den Voyager-Vorbeiflügen von 1980 und 1981 ein bekanntes Sechseck aus Wolkenbändern. Am Südpol war jahrzehntelang kein vergleichbares Muster zu sehen, weder auf Bildern des Hubble-Teleskops noch während der dreizehnjährigen Mission der Raumsonde Cassini. Seit die südliche Hemisphäre 2023 wieder von der Erde aus sichtbar ist, zeichnet sich dort ein Zehneck ab, das von Jahr zu Jahr deutlicher hervortritt. Solche Polygone entstehen, wenn eine stehende Welle in einem sehr schnellen Strahlstrom gefangen bleibt. (Foto: © Forschung und Wissen)

Der Südpol des Saturn trägt seit wenigen Jahren ein Muster, das dort niemand erwartet hatte. Ein Zehneck aus Wolkenbändern spannt sich um den Pol, misst rund 167.000 Kilometer im Durchmesser und wird von Beobachtung zu Beobachtung schärfer. Eine einzige seiner zehn Seiten ist länger als der Erddurchmesser. Weder die Raumsonde Cassini noch ältere Teleskopaufnahmen zeigten davon eine Spur. Damit besitzt der Ringplanet zum ersten Mal ein Gegenstück zu seinem berühmten Sechseck am Nordpol.

Polygone in Planetenatmosphären widersprechen jeder Alltagserfahrung. Auf der Erde ordnen sich Wolken zu Wirbeln, Bändern und Fronten, aber niemals zu geraden Linien mit klaren Ecken. Auf Saturn ist genau das seit Jahrzehnten dokumentiert. Die Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 fotografierten 1980 und 1981 am Nordpol ein Sechseck aus Wolkenbändern mit rund 32.000 Kilometern Ausdehnung, das seither jede Überprüfung überstanden hat. Die Fachwelt erklärt es als Rossby-Welle, also als eine stehende Schwingung, die in einem sehr schnellen Strahlstrom gefangen bleibt und dessen Bahn in gerade Abschnitte zwingt. Ob ein solches Muster ein Einzelfall ist oder ein allgemeines Verhalten schnell rotierender Gasplaneten, ließ sich lange nicht entscheiden.

Der Grund dafür ist die Neigung der Saturnachse. Weil der Planet wie die Erde Jahreszeiten durchläuft, nur über rund 29 Erdjahre gestreckt, verschwindet abwechselnd eine Hemisphäre aus dem Blickfeld irdischer Teleskope. Der Südpol des Saturn war ab 2012 nicht mehr einsehbar und wurde erst 2023 wieder beobachtbar. In der Zwischenzeit umkreiste zwar die Raumsonde Cassini von 2004 bis 2017 den Planeten, doch auch ihre Aufnahmen zeigten kein langlebiges Polygon in der südlichen Polregion. Wer nach einem Gegenstück zum Sechseck suchte, fand jahrzehntelang nichts. Genau das änderte sich, sobald der Blick wieder frei wurde.

Wie Amateurastronomen das Zehneck zuerst bemerkten

Der erste Hinweis kam nicht von einem Großteleskop. In Aufnahmen aus dem Jahr 2024, die über eine offene Bilddatenbank der Universität des Baskenlandes eingereicht worden waren, fiel dem Astronomen Agustín Sánchez-Lavega gemeinsam mit den Amateurastronomen Trevor Barry und Jean-Paul Oger ein schwach gewelltes Band nahe dem Südpol auf. Erdgebundene Beobachtungen aus dem Jahr 2025 verdichteten den Verdacht auf eine zehneckige Struktur. Erst danach kam das Hubble-Teleskop ins Spiel, dessen Aufnahmen die Form bestätigten und bis ins Jahr 2023 zurückverfolgen ließen. Die Ergebnisse erschienen am 2. September 2026 als Fachaufsatz zur Dekagonwelle am Saturnsüdpol in Science Advances.

Der Vorteil eines Weltraumteleskops liegt hier weniger in der Vergrößerung als in der Stabilität. Von außerhalb der Erdatmosphäre lassen sich vollständige Rotationen des Planeten ohne Luftunruhe abbilden, sodass sich die Form über eine ganze Umdrehung hinweg verfolgen lässt. Die Aufnahmen entstanden mit der Wide Field Camera 3 im Rahmen des Programms Outer Planet Atmospheres Legacy, das Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun seit über einem Jahrzehnt jährlich erfasst. Erst dieser lange Datensatz macht sichtbar, dass das Muster nicht plötzlich auftauchte, sondern seit 2023 schrittweise an Schärfe gewinnt. Wie sehr systematische Himmelsdurchmusterungen den Blick verändern, zeigt auch das neue NASA-Teleskop mit hundertfachem Gesichtsfeld.

Welche Maße das Zehneck am Saturn tatsächlich hat

Die Zahlen sind schwer greifbar. Das Muster liegt zwischen etwa 58 und 63 Grad südlicher Breite, misst rund 167.000 Kilometer im Durchmesser, und jede einzelne seiner zehn Seiten erstreckt sich über etwa 16.700 Kilometer. Damit ist eine Kante länger als der Durchmesser der Erde, der bei rund 12.700 Kilometern liegt. Der Strahlstrom, in dem die Welle sitzt, rast mit etwa 420 Kilometern pro Stunde nach Osten um den Planeten. Das Muster selbst bewegt sich dagegen kaum. Es driftet mit rund 2,5 Metern pro Sekunde relativ zur Rotation des Planeteninneren und braucht etwa 800 Tage für einen vollständigen Umlauf um den Pol.

Aufschlussreich ist außerdem, in welcher Tiefe die Struktur auftritt. Hubble beobachtete den Planeten in mehreren Wellenlängen, und weil verschiedene Wellenlängen unterschiedliche Höhen der Atmosphäre abbilden, ließ sich prüfen, ob das Muster nur eine Wolkenerscheinung an der Oberkante ist. Das ist es nicht. Das Zehneck zeigt sich in jeder untersuchten Schicht und reicht damit vertikal in die Atmosphäre hinein. Seine scheinbare Position verschiebt sich dabei geringfügig, je nachdem in welcher Wellenlänge man hinsieht. Eine solche vertikal ausgedehnte Welle ist deutlich schwerer zu erzeugen und zu erhalten als ein flaches Wolkenmuster.

Worin sich Zehneck und Sechseck unterscheiden

Beide Strukturen scheinen demselben Grundmechanismus zu folgen, doch sie verhalten sich nicht gleich. Das Sechseck am Nordpol steht praktisch still, gemessen an der inneren Rotation des Planeten, und ist seit über 45 Jahren stabil. Das Zehneck driftet dagegen nach Osten. Diese Differenz deutet darauf hin, dass die beiden Wellen an unterschiedliche Atmosphärenschichten gekoppelt sind oder unterschiedlich stark auf jahreszeitliche Einflüsse reagieren. Auch die Zahl der Ecken selbst ist bedeutsam, denn sie hängt davon ab, wie schnell der zugehörige Strahlstrom fließt und in welcher Breite er liegt. Ein Strahlstrom kann rechnerisch nur bestimmte Wellenzahlen einfangen, und der südliche fängt offenbar zehn statt sechs.

Der zweite entscheidende Unterschied ist das Alter. Das Sechseck war bereits vorhanden, als es zum ersten Mal fotografiert wurde, und niemand hat seine Entstehung beobachtet. Beim Zehneck ist die Lage umgekehrt. Es war 2023 schwach, 2024 in Amateuraufnahmen erkennbar und 2025 deutlich, es entsteht also gerade. Damit lässt sich zum ersten Mal verfolgen, wie ein solches Polygon aufgebaut wird, statt nur seinen Endzustand zu vermessen. Für die Erforschung planetarer Atmosphären ist das ein seltener Glücksfall, vergleichbar mit Beobachtungen anderer sich verändernder Objekte am Himmel, etwa dem vom James-Webb-Teleskop entdeckten Schwarzes-Loch-Stern.

Was die Beobachtung offenlässt

Ungeklärt ist vor allem, warum das Muster überhaupt jetzt entsteht. Denkbar ist ein jahreszeitlicher Auslöser, denn die südliche Hemisphäre bewegt sich derzeit auf ihren Winter zu, und die Einstrahlung verändert die Temperaturschichtung in der Polregion. Ebenso denkbar ist eine Veränderung im Strahlstrom selbst, etwa eine leichte Verschiebung seiner Breite oder Geschwindigkeit, die eine bestimmte Wellenzahl erst ermöglicht. Ob das Zehneck über Jahrzehnte Bestand hat wie sein nördliches Gegenstück oder ob es innerhalb weniger Jahre wieder instabil wird und zerfällt, ist nach den vorliegenden Daten nicht zu entscheiden.

Erhebliche Bedeutung hat der Fund für die Frage, wie verbreitet solche Formen sind. Solange nur das Sechseck bekannt war, ließ sich argumentieren, es handle sich um einen Sonderfall mit sehr spezifischen Voraussetzungen. Ein zweites Polygon auf demselben Planeten, aber mit anderer Eckenzahl und anderem Bewegungsverhalten, spricht dagegen für einen allgemeinen Mechanismus, der überall dort greifen kann, wo ein schnell rotierender Körper starke zonale Strömungen ausbildet. Damit rücken auch Jupiter, Uranus und Neptun als mögliche Kandidaten in den Blick. Fortgesetzte Beobachtungen sollen zunächst klären, wie stabil die südliche Welle über die kommenden Jahre bleibt.

Science Advances, A decagon wave around Saturn's south pole; doi:10.1126/sciadv.aee4251

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