Warum hat Jupiter gleich vier große Monde, während Saturn von einem einzigen Riesen beherrscht wird? Diese Frage beschäftigt Astronomen seit Langem. Eine neue Studie eines Forschungsteams aus Japan und China, darunter Wissenschaftler der Kyoto University, liefert nun eine neue Erklärung – und sie hat mit Magnetismus zu tun. Die Ergebnisse der Studie erschienen im Fachjournal Nature Astronomy.
Die Antwort auf das Rätsel der ungleichen Jupiter-Monde liegt demnach im Magnetfeld der jungen Gasriesen. Beide Planeten sind Gasriesen und tragen die größten Mondfamilien des Sonnensystems. Doch ihre Struktur unterscheidet sich fundamental – und genau das war bislang unerklärt.
Wie unterschiedlich sind die Mondfamilien wirklich?
Die Zahlen zeigen ein ungleiches Bild. Jupiter hat aktuell mehr als 100 gemeldete Monde, Saturn sogar mehr als 280 – und dazu sein ausgedehntes Ringsystem.
Doch entscheidend ist nicht die Menge, sondern die Größe. Jupiter besitzt vier besonders große Monde, darunter Ganymed, den größten Mond des gesamten Sonnensystems. Saturn dagegen wird von einem einzigen dominiert: Titan, dem zweitgrößten Mond des Sonnensystems, der größer ist als der Planet Merkur.
Wie ein Magnetfeld über Jupiter-Monde entschied
Der Schlüssel liegt der neuen Studie zufolge in den sogenannten zirkumplanetaren Scheiben. Das sind rotierende Ansammlungen von Gas und Material, die junge Planeten umgeben – aus ihnen entstehen die Monde.
Das Forschungsteam führte für die vorliegende Studie numerische Simulationen zur inneren Struktur und Wärmeentwicklung der jungen Planeten durch. So konnten sie abschätzen, wie sich deren Magnetfelder im Laufe der Zeit veränderten.
Das Ergebnis: Der junge Jupiter besaß ein starkes Magnetfeld. Dieses schuf einen Hohlraum in seiner Scheibe – eine sogenannte magnetosphärische Kavität.
Diese innere Lücke wirkte wie eine Schutzzone. Sie half dabei, die Monde Io, Europa und Ganymed einzufangen und zu bewahren, während sie durch die Scheibe wanderten.
Warum Saturn seine Monde verlor
Bei Saturn fehlte dieser Schutz. Sein Magnetfeld war zu schwach, um eine solche Kavität zu bilden – die Ursache liegt laut Studie in einer schmalen Dynamoschicht tief im Inneren des Planeten.
Ohne diese geschützte Region konnten wandernde Monde in Saturns Scheibe nicht überleben. Die sogenannten Protosatelliten stürzten auf den Planeten. Von diesen großen Monden blieb nur Titan übrig. Er entstand auf einer weiten Umlaufbahn und überlebte mithilfe einer sogenannten „Sicherheitszone“. Die anderen mehr als 280 gemeldeten Saturnmonde sind überwiegend kleine Objekte.
Saturns Mond Titan ist deutlich größer als die anderen Trabanten des Planeten.
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Was die Studie über ferne Welten verrät
Das Modell reicht über unser Sonnensystem hinaus. „Planetenentstehungstheorien zu testen ist etwas schwierig, weil wir nur unser Sonnensystem als Referenz haben, aber es gibt mehrere Satellitensysteme in unserer Nähe, deren detaillierte Eigenschaften wir beobachten können“, sagt Erstautorin Yuri I. Fujii laut einer Pressemitteilung der Kyoto Universität.
Wie genau Größe, Magnetfeld und Mondzahl zusammenhängen, führt die Studie nicht im Detail aus. Gasriesen von Jupiters Größe oder größer sollten demnach kompakte Systeme mit mehreren Monden entwickeln, Planeten in Saturn-Größe dagegen nur ein oder zwei Monde.
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