Ein Mond wie ein Schwamm

Der Saturnmond Hyperion sieht aus wie ein gigantischer Schwamm – und ist tatsächlich extrem porös. Das zeigen jetzt in „Nature“ veröffentlichte Beobachtungen und Messungen der amerikanischen Raumsonde Cassini aus dem Jahr 2005. Das schwammartige Aussehen wird hauptsächlich durch eine Vielzahl kleiner, gut erhaltener Krater mit Größen zwischen zwei und zehn Kilometern verursacht. Die Porosität könnte nach Ansicht der Forscher dazu beitragen, dass die Krater kaum Spuren von Erosion zeigen.

„Das schwammartige Aussehen zeigt keinerlei Ähnlichkeit mit anderen, bislang aufgenommen Himmelsobjekten, und es war von den Voyager-Bildern mit ihrer geringeren Auflösung her auch nicht zu erwarten“, schreiben die Wissenschaftler um Peter C. Thomas von der Cornell University in Ithaca im US-Bundesstaat New York. Die jetzt veröffentlichten Bilder und Daten stammen vom 25. September 2005, als Cassini in einer Entfernung von nur 618 Kilometern an dem kleinen Saturnmond vorbei flog.

Hyperion ist der größte der irregulären Monde Saturns. Er umrundet den Planeten alle 21,3 Tage einmal. Cassini hat den Trabanten in den Jahren 2005 und 2006 insgesamt viermal mit Abständen von weniger als 300.000 Kilometern passiert. Dabei bestätigte sich die frühere Vermutung der Forscher, dass der Himmelskörper eine irreguläre Rotation zeigt. Zwar dreht sich Hyperion im Mittel um seine längste Achse, doch die Orientierung der Rotationsachse variiert im Verlauf eines Jahres um bis zu 70 Grad.

Die unregelmäßige Rotation erschwert es den Forschern, ein globales Modell des Mondes zu erstellen. Die bei den einzelnen Vorbeiflügen gewonnenen Teilmodelle des Himmelskörpers mussten quasi von Hand so zusammengefügt werden, dass sich ein plausibles Gesamtmodell ergab. Danach besitzt Hyperion eine Dicke von 190 und eine Länge von 364 Kilometern.

Abb.: Der Saturnmond Hyperion, aufgenommen im September 2005 von der Raumsonde Cassini. Die Auflösung beträgt etwa sechs Kilometer. (Quelle: NASA/JPL/Space Science Institute)

Bei dem Vorbeiflug am 25. September 2005 haben die Forscher außerdem die Änderung der Flugbahn von Cassini unter dem Einfluss der Anziehungskraft von Hyperion genau vermessen. Daraus konnten Thomas und seine Kollegen dann die Masse und – mit dem topografischen Modell – auch die Dichte des Mondes bestimmen. Die Dichte beträgt demnach 544 ±50 Kilogramm pro Kubikmeter – nur etwa halb so viel wie Wassereis. Da der Saturnmond vermutlich eben hauptsächlich aus gefrorenem Wasser besteht, bedeutet dies eine Porosität von etwa 42 Prozent. „Beimischungen von Komponenten höherer Dichte würden die Porosität noch weiter erhöhen“, betonen die Forscher.

Die hohe Porosität könnte nach Ansicht von Thomas und seinen Kollegen eine wichtige Rolle für das so erstaunliche Aussehen des kleinen Mondes spielen. Eine wichtige Rolle bei der Erosion von Kratern spielt nämlich die Verschüttung unter von späteren Einschlägen ausgeworfenem Material. Bei Einschlägen in poröses Material wird aber erheblich weniger Materie herausgeschleudert als sonst. „Porositäten über 40 Prozent reduzieren den Auswurf auf weniger als ein Viertel“, so Thomas und seine Kollegen.

In einer zweiten Arbeit in „Nature“ berichten Dale P. Cruishank vom Ames Research Center der NASA und sein Team über spektrale Untersuchungen der Oberfläche von Hyperion mit den Instrumenten von Cassini bei dem Vorbeiflug im September 2005. Insbesondere an den Kraterrändern weist Hyperion sehr helle Regionen auf. Dabei handelt es sich tatsächlich um durch den Einschlag freigelegtes Wassereis, wie die Spektren zeigen. An den Böden der Krater hat sich dagegen erheblich dunkleres Material angesammelt. Die Analyse von Cruishank und seinem Team zeigt, dass dieses Material offenbar jenem ähnelt, dass sich auch auf den Oberflächen der Saturnmonde Phoebe und Japetus findet. Wo dieses dunkle Material letztlich herkommt, sei zwar unklar, so die Wissenschaftler, doch eine gemeinsame Herkunft sei zu vermuten.

Rainer Kayser

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichungen:
  P. C. Thomas et al., Hyperion's sponge-like appearance, Nature 448, 50 (2007).
  http://dx.doi.org/10.1038/nature05779
  D. P. Cruishank et al., Surface composition of Hyperion, Nature 448, 54 (2007).
  http://dx.doi.org/10.1038/nature05948
• Cassini:
  http://saturn.jpl.nasa.gov/home/index.cfm
• Cornell University:
  http://www.cornell.edu
• Ames Research Center:
  http://www.nasa.gov/centers/ames/home/index.html