Weltraum-Mission
Sturz auf den Saturn
Cassini vor dem Saturn. Bild: NASA
Nach fast 20 Jahren endete die Cassini-Huygens-Mission mit einem spektakulären Finale. Die Sonde wird auf den Saturn stürzen. Damit endet eines der erfolgreichsten Kapitel der robotischen Erkundung unseres Sonnensystems. Sogar die Entstehung von Leben auf den Saturnmonden erscheint danach nicht unmöglich.
Die Planetenforschung kann eine überaus langwierige Unternehmung sein. Zwischen der Idee für eine Raumsonde, ihrem tatsächlichen Start und dem Ende der Mission können schon einmal Jahrzehnte vergehen. Mitte September endete nach fast 20 Jahren im All eine einmalige Forschungsmission: Die Raumsonde Cassini stürzte planmäßig in den Planeten Saturn. Seit ihrer Ankunft im Jahr 2004 hatte sie den Gasplaneten hunderte Male umkreist und seine turbulente Atmosphäre, die weit auslaufenden Ringe und einige der dutzende Saturnmonde genau untersucht.
Für den Geologen Ralf Jaumann begann die Zeit mit Cassini-Huygens schon lange vor dem Start. Er arbeitet am Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das DLR ist von Beginn an bei Cassini-Huygens beteiligt gewesen und hat etwa gemeinsam mit der Max-Planck-Gesellschaft ein Experiment an Bord der Sonde entwickelt sowie mehrere Untersuchungen der Sonde am Saturn betreut und ausgewertet. "Den ersten Vorschlag für Messungen mit Cassinis Instrumenten habe ich 1989 geschrieben. Im Jahr darauf wurde ich von der NASA in das wissenschaftliche Team berufen, erinnert sich Ralf Jaumann. Sein Projekt: Die Untersuchung der Oberflächen der Saturnmonde.
Dr. Ralf Jaumann leitet beim Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof die Planetengeologie. Er lehrt an der Ludwig-Maximillians-Universität zu München extraterrestrische Geologie (Bild: DLR).
Diese Monde, so wusste man aus vorherigen Untersuchungen, bestehen zu einem großen Teil aus Wassereis. "Wir wollten bestimmen, welche Größe die Eispartikel auf den Oberflächen der Monde haben", so Jaumann. "Je länger ein Eisbrocken nämlich dort herumliegt, desto gründlicher wird er durch Micrometeoriteneinschläge zerkleinert." Anhand der Größe der Eiskörner könnten die Forscher dann auf das Alter der Oberflächen, und so auf mögliche geologische Aktivität, schließen.
Ein ganz bestimmter Mond bekam jedoch im Laufe der Mission unerwartet große Aufmerksamkeit: Titan, der größte der Saturnmonde. Er ist noch größer als unser Erdmond, und als einziger Mond im Sonnensystem von einer dichten, undurchsichtigen Wolkendecke umhüllt. Für Cassini und sein Infrarot-Spektrometer allerdings kein Hindernis. Diese spezielle Kamera detektiert unsichtbare Infrarotstrahlung, die die Wolken durchdringt.
"Zu Beginn der Mission ahnte niemand, welche sensationellen Messungen wir insbesondere von Titan machen würden. Bis zur Ankunft von Cassini-Huygens wusste man wegen der Wolkendecke überhaupt nichts über die Verhältnisse auf Titans Oberfläche." Die Ergebnisse waren eine handfeste Sensation: Ralf Jaumann und seine Kollegen entdeckten einen kompletten Flüssigkeitskreislauf. Obwohl auf Titans Oberfläche minus 180 Grad herrschen, gibt es dort Meere, Seen, Flüsse und Regen. Bei der Flüssigkeit handelt es sich jedoch nicht um Wasser, sondern um Methan. "Wir haben auf verschiedenen Wegen nachgewiesen, dass es flüssiges Methan auf Titan gibt.
Auch der Landeroboter Huygens war bei dieser Untersuchung hilfreich. Benannt nach dem niederländischen Entdecker des Titan, war er ein Beitrag der Europäischen und italienischen Raumfahrtagenturen ESA und ASI zur Cassini-Huygens-Mission. "Huygens war ursprünglich nur für die chemische Analyse der Atmosphäre vorgesehen, doch während der Konstruktion stellte sich heraus: Die Sonde könnte die Landung überstehen und auch an der Oberfläche noch funktionieren. So bekam Huygens zusätzliche Instrumente, um auch die Oberfläche zu untersuchen", erklärt Ralf Jaumann.
Im Januar 2005 wurde Huygens schließlich auf den Titan hinabgeworfen und sank an Fallschirmen durch dessen Atmosphäre. Tatsächlich funktionierte die Sonde bis zur Landung. "Wie wir aus den Daten sehen konnten, ist Huygens in einem sogenannten Schwemmfächer gelandet, einem ausgetrockneten Flussbett. Berechnungen haben später gezeigt, dass solche Flüsse auf dem Titan ähnlich viel Methan führen können wie auf der Erde Wasser durch den Rhein oder sogar den Mississippi fließt."
Das große Finale der Cassini-Mission. Flugbahn der Sonde vor dem Sturz auf den Saturn. Bild DLR
Auch Jaumanns ursprünglicher Plan, mit den Instrumenten der Cassini-Sonde die Eispartikel auf den Oberflächen der anderen Saturnmonde zu untersuchen, hatte Erfolg: Auf dem kleinen Mond Enceladus konnten die Forscher nachweisen, dass die Eispartikel in bestimmten Gebieten weniger stark von Meteoriteneinschlägen betroffen waren als auf der übrigen Oberfläche. Dies war ein Nachweis für sogenannte alte Kryovulkane: Dieses geologische Phänomen tritt auf, wenn aus dem Inneren eines Himmelskörpers heißer Wasserdampf durch eine gefrorene Kruste sprüht. "In den Auswürfen der Kryovulkane konnte Cassini zudem komplexe Kohlenwasserstoffe nachweisen, die folglich im Inneren von Enceladus vorliegen. Das ist bemerkenswert, denn zu dieser Klasse von Chemikalien zählen letztlich auch die Vorläufer von Aminosäuren, die eine Grundlage für Leben sind."
Die Untersuchung von Enceladus ist damit geeignet, die lange gehegte Vorstellung von der "habitablen Zone" in Planetensystemen infrage zu stellen. Vereinfacht besagt diese Theorie, dass Leben nur dort denkbar ist, wo Sonneneinstrahlung flüssiges Wasser an der Oberfläche von Himmelskörpern ermöglicht. "Stattdessen wird Enceladus im Inneren durch die Gezeitenreibung des Saturn mit seiner gewaltigen Schwerkraft aufgeheizt. Dort grenzt dann flüssiges Wasser an Gestein im inneren Kern. So können sich Kohlenwasserstoffe und Mineralien in warmem Wasser lösen, was manchen Forschern als Voraussetzung für die Entstehung von Leben gilt, erklärt Ralf Jaumann.
Eben diese kleine Chance auf Leben im Saturn-System machte nach über dreizehn Jahren im Saturn-System, ein spektakuläres Ende der Cassini-Mission notwendig. Die Sonde war noch voll funktionstüchtig, doch ihr Treibstoff ging zur Neige. Auf lange Sicht ließe sich deshalb nicht verhindern, dass Cassini auf einen der Saturn-Monde stürzen und dort möglicherweise Lebensspuren von der Erde einschleppen könnte. Deshalb wurde sie gezielt in die Atmosphäre des Saturn gelenkt, um dort zu verglühen.
Cassini durchquerte auf seinen letzten Runden um den Saturn 22 mal den engen Raum zwischen dem Gasriesen und seinen Ringen. "Selbst die Konstrukteure von Cassini hätten ein solches Manöver vor 25 Jahren noch für unmöglich gehalten. Inzwischen kennen sie ihr Raumschiff aber gut genug, um es sich zu trauen", erklärt Ralf Jaumann. Auf den engen Vorbeiflügen konnten die Forscher genaue Messungen der Schwerkraft des Saturns und seiner Ringe machen. "Mit Glück können diese Daten die innere Struktur des Saturn aufdecken, und vielleicht sogar das Rätsel um die Entstehung der Ringe lüften", freut sich Jaumann.
Sein Fazit der Cassini-Huygens-Mission ist eindeutig: "Wir haben großartige Erkenntnisse gewon-nen, allein schon über die Geologie und die Chemie von Titan und Enceladus. Unsere Vorstellungen von möglichem Leben im Sonnensystem haben sich geändert. Zudem hat das Raumschiff den harschen Bedingungen über viele Jahre standgehalten. Für mich ist die Mission technologisch und wissenschaftlich ein riesiger Erfolg."
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