Ring van Saturnus krijgt weer spaken gedurende acht jaar

De ring van Saturnus krijgt weer spaken. De Amerikaanse Saturnusverkenner Cassini heeft afgelopen september de eerste bescheiden voorbode daarvan gesignaleerd (Science, 17 maart). De spaken zijn donkere structuren in de hoofdring van Saturnus die zich binnen enkele minuten over een afstand van duizenden kilometers kunnen vormen en soms urenlang zichtbaar blijven. Nieuw onderzoek door Amerikaanse en Noorse astronomen laat zien dat deze spaken alleen kunnen ontstaan wanneer het licht van de zon onder een heel kleine hoek op het vlak van de ring valt.

De spaken werden voor het eerst in 1980 en 1981 waargenomen door de Voyager 1 en 2, die toen op korte afstanden langs de geringde planeet vlogen. De twee ruimtesondes fotografeerden donkere structuren van gemiddeld 10.000 kilometer lang en 2000 kilometer breed die op willekeurige plaatsen in de ring radiaal naar buiten wezen. In de jaren negentig zag de om de aarde draaiende Hubble Space Telescope de spaken. Na 1998 verschenen ze niet meer.

Astronomen denken dat de spaken ontstaan door microscopisch kleine deeltjes die onder invloed van elektrostatische krachten en masse uit het vlak van de ring - die uit objecten van uiteenlopende grootte bestaat - worden opgetild. Doordat deze deeltjes het zonlicht op een andere manier reflecteren dan de ring, ontstaat er een donkere schaduw. De oorzaak van het ontstaan van zulke elektrostatische ladingen zou een meteorietinslag of een bundel elektronen uit de ionosfeer van Saturnus kunnen zijn. Maar ook de stand van de zon speelt hierbij een rol. Die beïnvloedt het plasma boven de ring en dus ook de elektrische en magnetische krachten die daar werken.

Saturnus draait in bijna 30 jaar in een baan om de zon. Doordat zijn rotatieas een hoek van 27° met het baanvlak maakt, varieert de hoek waaronder de ring vanaf de aarde wordt gezien ook met die waarde. Vijftien jaar lang verlicht de zon de noordzijde van de ring en vijftien jaar lang de zuidzijde. Colin Mitchell en zijn collega's hebben nu deze veranderende invloed van het zonlicht op het ingewikkelde spel van elektrische en magnetische krachten boven de ring gedetailleerd doorgerekend. Zij vinden dat de microscopisch kleine ringdeeltjes alleen spaken kunnen vormen als de zon minder dan 20° boven het vlak van de ring staat. In dat geval krijgen de deeltjes een positieve lading die hen van de eveneens positief geladen ring af stoot. Bij grotere hoeken krijgen de deeltjes een negatieve lading en vormen zich geen spaken.

Dit resultaat valt goed te rijmen met de ontdekking, afgelopen september door Cassini, van opnieuw een spaak in de ring van Saturnus. De (afnemende) hoek tussen de ring en de zon bedroeg toen precies 20°. Cassini bevond zich overigens onder de ring en zag de spaak er doorheen. Deze spaak was met zijn lengte van slechts 3500 kilometer en breedte van slechts 100 kilometer echter nog maar een bescheiden voorbode van het komende 'spaakseizoen'. Dat seizoen zal uitgaande van de 20°-grens ongeveer acht jaar gaan duren, waarna de spaken weer zeven jaar wegblijven. George Beekman