Der Berner Astrophysiker Martin Rubin wunderte sich, als er erstmals die Bilder der Saturnmonde Pan und Atlas im Internet sah, welche die Raumsonde Cassini im April 2017 lieferte. Mit ihrem flachen Rand und dem bauchigen Zentrum gleichen die Trabanten riesigen Ravioli. Rubin fragte sich, ob solche merkwürdigen Formen durch Kollisionen entstanden sein könnten.  

Er mobilisierte die Hilfe seines Kollegen Martin Jutzi, der bereits mit Computersimulationen gezeigt hatte, dass der Komet Chury auf diese Weise geformt wurde. Zusammen mit Adrien Leleu berechnete Jutzi den Entstehungsprozess von Pan und Atlas. Eine Herausforderung, denn «die Bedingungen in der Nähe von Saturn sind sehr speziell», wie Jutzi in einer Mitteilung der Uni Bern zitiert wird.  

So hat der Saturn 95-mal mehr Masse als die Erde. Zudem umkreisen die inneren Monde den Planeten in einer Entfernung von weniger als der Hälfte der Distanz zwischen Erde und Mond. Deshalb sind dort die Gezeiten enorm und ziehen fast alles auseinander.

Simulationen von Kollisionen, die zu den verschiedenen Formen der Saturnmonde führen. Simulation von Adrien Leleu, Martin Jutzi and Martin Rubin / Universität Bern:

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Eine allmähliche Anhäufung von Material um einem Kern hätte niemals Objekte mit diesen eigenartigen Formen hervorgebracht. Schon früher hatten Forschende darum ein alternatives Entstehungsmodell vorgeschlagen: Demnach wurden diese Monde durch eine Reihe von Fusionen kleinerer Minimonde geformt.  

Die Wissenschaftler der Uni Bern konnten dieses Modell verifizieren, und noch mehr: Sie zeigten, dass die Kollisionen der Minimonde zu genau denjenigen Formen führen, die auf den Bildern von Cassini zu sehen sind.

Spätzle-Mond Prometheus  
Nahezu frontale Zusammenstösse ergeben abgeflachte, ravioliartige Objekte wie Atlas und Pan. Kollisionen mit etwas schrägeren Auftreffwinkeln führen zu länglichen, spätzleartigen Formen, die aussehen wie der 90 km lange Mond Prometheus, den Cassini ebenfalls fotografiert hat.  

Die kleinen, inneren Monde stammen wahrscheinlich von den Ringen des Saturns, einer dünnen Scheibe in der Äquatorebene des Planeten. Saturn ist zudem keine perfekte Kugel, sondern abgeplattet, was es jedem Objekt schwermacht, diese schmale Ebene zu verlassen. Deshalb sind fast frontale Kollisionen häufig und der Aufprallwinkel wird bei nachfolgenden Zusammenstössen noch geringer.    

Obwohl die Forscher vor allem die kleinen, inneren Monde des Saturns untersuchten, fanden sie auch eine mögliche Erklärung für ein langjähriges Rätsel um den drittgrössten Saturnmond namens Iapetus, wie sie in der Fachzeitschrift «Nature Astronomy» berichten. Dieser hat eine abgeplattete Form und einen schmalen, hohen Gebirgszug rund um den Äquator.    

«Gemäss unseren Simulationen könnten diese Merkmale das Ergebnis einer Fusion von Monden ähnlicher Grösse sein, die nahezu frontal aufeinander trafen, ähnlich wie die kleineren Monde», fassen die Forscher zusammen.