Hubble entdeckt riesige zehneckige Welle über Saturns Südpol

Am Südpol des Saturns zeichnet sich ein überraschend regelmäßiges Muster ab: Das NASA-Weltraumteleskop Hubble hat eine riesige, sich wandelnde atmosphärische Welle mit zehn Seiten entdeckt. Das sogenannte Dekagon ist weder ein fester Ring noch eine tatsächlich gezeichnete Kontur auf dem Planeten. Es handelt sich um eine großräumige Welle in einem der starken Jetstreams der Saturnatmosphäre. 45

Fast so groß wie die Erde

Das Dekagon hat einen Durchmesser von rund 13.000 Kilometern und ist damit etwas breiter als die Erde. Sein Zentrum liegt bei ungefähr 63 Grad südlicher Breite. Hubbles Wide Field Camera 3 beobachtete die Struktur bei mehreren Wellenlängen. Dadurch konnten Forschende sie in unterschiedlichen Höhen der Atmosphäre untersuchen. 34

Dabei zeigte sich: Je nach beobachteter Wellenlänge verschiebt sich die scheinbare Position des Musters leicht. Die Welle ist zudem in mehreren Atmosphärenschichten erkennbar. Das spricht dafür, dass sie vertikal ausgedehnt ist und nicht bloß ein Muster in den obersten sichtbaren Wolken bildet. 45

Nach Angaben der NASA ist das Dekagon das erste große, beständige Muster mit regelmäßigen Seiten, das auf Saturns Südhalbkugel beobachtet wurde. Aufnahmen aus mehreren Jahren zeigen, dass seine Konturen seit 2023 deutlicher geworden sind. 3

Verwandt mit dem Nordpol-Hexagon – aber kein Zwilling

Am Nordpol des Saturns ist seit Langem ein anderes geometrisches Wetterphänomen bekannt: das Hexagon, eine sechseckige Struktur in einem Jetstream. Es wurde erstmals in Daten der Voyager-Sonden erkannt. Das Dekagon zeigt nun, dass auch am gegenüberliegenden Pol eine großflächige polygonale Welle entstehen kann. 15

Die Ähnlichkeit bedeutet allerdings nicht, dass beide Strukturen auf dieselbe Weise funktionieren. Das nördliche Hexagon wird seit langer Zeit beobachtet; das südliche Dekagon ist neu erkannt worden und verändert sich weiterhin. Gerade die Unterschiede könnten helfen zu erklären, unter welchen Bedingungen polare Jetstreams verschiedene Wellenmuster ausbilden. 35

Wie die Welle in den Daten sichtbar wurde

Während des Saturnwinters von 2012 bis 2023 war der Südpol von der Erde aus nur schlecht zu beobachten. Als sich die Sichtgeometrie verbesserte, bemerkten Beobachter am Boden ein wellenförmiges Band in der südpolaren Region. Dazu gehörten Aufnahmen des Amateur-Planetenbeobachters Trevor Barry. Forschende verglichen diesen Hinweis anschließend mit Hubbles Langzeitbeobachtungen und rekonstruierten so die Entwicklung des Dekagons. 35

Den verfügbaren Daten zufolge war die Struktur bereits 2023 vorhanden und trat danach stärker hervor. Wann genau und wodurch sie entstand, ließ sich jedoch nicht direkt beobachten, weil der Pol in weiten Teilen des vorherigen Zeitraums nicht einsehbar war. 35

Was die zehn Seiten über Saturns Jetstream verraten

Das Dekagon liegt innerhalb eines kräftigen südlichen Jetstreams. Seine wiederkehrende Form mit zehn Ausbuchtungen zeigt, dass dieser Windstrom eine großräumige Störung zu einer zusammenhängenden Welle bündeln kann, statt sie zerfallen zu lassen. 45

Für Modelle der Saturnatmosphäre ist diese Geometrie besonders wertvoll. Ob sich eine polygonale Welle bildet, hängt unter anderem von Geschwindigkeit, Breite und Krümmung des Jetstreams sowie von dessen Verhalten in verschiedenen Höhen ab. Hubbles Beobachtungen liefern damit nicht nur ein ungewöhnliches Bild, sondern auch Messwerte, an denen sich Erklärungsmodelle für die Zirkulation auf Gasriesen prüfen lassen. 45

Warum diese Welle ausgerechnet zehn Seiten hat und was sie ausgelöst hat, ist noch offen. Denkbar sind eine Instabilität im Jetstream, Dynamik aus tieferen Atmosphärenschichten, saisonale Einflüsse oder ein Zusammenspiel mehrerer Faktoren. Die bisherigen Daten stützen vor allem die Existenz und die vertikale Ausdehnung des Dekagons – nicht aber eine einzelne, gesicherte Erklärung für seine Entstehung. 35

Warum weitere Beobachtungen entscheidend sind

Die Cassini-Mission lieferte über Jahre hinweg wichtige Aufnahmen von Saturns Wolken, Polarregionen und Jetstreams. Das nun erkannte südliche Muster stammt jedoch aus späteren Beobachtungen. Der Vergleich mit Cassini-Daten und mit dem Hexagon am Nordpol kann klären helfen, ob das Dekagon neu entstanden ist, saisonal wiederkehrt oder nur eine vergleichsweise kurzlebige Konfiguration darstellt. 5

Weitere Beobachtungen mit Hubble und dem James-Webb-Weltraumteleskop sowie Atmosphärenmodelle sollen nun zeigen, ob die Welle tiefer in den Saturn hineinreicht, sich mit den Jahreszeiten wandelt oder sich langfristig ähnlich stabilisiert wie das nördliche Hexagon. 5

Vorerst bleibt der Südpol des Saturns ein neues Rätsel der Planetenforschung: eine planetengroße, zehneckige Welle, die zeigt, wie geordnet – und zugleich wie wenig verstanden – das Wetter auf Gasriesen sein kann.