De verschillende ringen
De ringen van Saturnus zijn de meest massieve van alle ringenstelsels in ons zonnestelsel, en de enige die in een kleine telescoop al duidelijk te zien zijn. Er zijn zeven zones te onderscheiden, maar uit foto's blijkt dat de dikste ringen elk nog eens zijn onderverdeeld in talloze zeer fijne ringen.
De dikste ringen zijn A en B, van elkaar gescheiden door de scheiding van Cassini (ontdekt in 1675), waarbij de binnenste B-ring de dikste en breedste van de beide is. In 1850 werd nog een zwakke C-ring ontdekt binnen B. Voyager 1 vond binnenin C nog een D-ring, onzichtbaar vanop aarde, die tot halfweg de planeet reikt.
Bij de foto: De A, B, C, D en F-ring van Saturnus. Foto: JPL
Buiten het zichtbare systeem ligt de zeer zwakke E-ring, eigenlijk niet meer dan een samenhoping van stof in het baanvlak van de planeet. Deze E-ring strekt zich uit tot aan de baan van Rhea, en wordt naar het einde toe 30 000 km dik. De stofdeeltjes van deze ring zijn enkele micron groot en erg onstabiel, wat wil zeggen dat deze ring voortdurend vernieuwd wordt door materiaal van het nabije maantje Enceladus.
Bij de foto: Links een detail van de F-ring, rechts de G- en E-ring, in zijaanzicht waargenomen door de Hubble Space Telescope, waarbij Saturnus zelf links buiten beeld staat. Foto's: JPL, STScI
Een zesde ring, de F-ring, werd ontdekt door Pioneer. Deze zeer dunne ring ligt vlak tegen de buitengrens van de A-ring. Deze F-ring heeft als herdermaantjes Pandora, Prometheus en Atlas. De F-ring blijkt geen gewone ring te zijn, maar te bestaan uit een aantal zeer dunne ringetjes die langs elkaar heen slingeren onder invloed van de herdermaantjes.
Tenslotte ontdekte Voyager nog een vrij smalle G-ring tussen de F- en E-ring, die sterk op deze laatste gelijkt maar nog ijler is.
Samenstelling
De A- en B-ringen zijn wellicht niet veel dikker dan enkele tientallen meters, wat opmerkelijk vlak is voor zo'n grote structuur. De F-ring ligt enkele graden geïnclineerd ten opzichte van de andere ringen. Het Laplace-vlak waarin de ring ligt is mogelijk lichtjes gebogen: wanneer de schijf van opzij kan worden waargenomen, is er een verschil van 50' tussen de dunste nadering aan beide zijden.
Door middel van infrarood spectrometrie konden wetenschappers vaststellen dat de ringen van Saturnus bestaan uit ijsdeeltjes. Die ijsdeeltjes zijn wellicht 1 tot 2 cm groot, mogelijk zelfs 5 cm.
Daartussen zweven enkele grote brokstukken van 5 tot 10 m. Wellicht is er ook een grote hoeveelheid stofdeeltjes, voortdurend ververst door botsingen en inslagen van micrometeorieten. Daarnaast zijn er wellicht ook grotere mini-maantjes van een honderdtal meter tot enkele kilometer groot, zoals het maantje Pan dat de scheiding van Encke verklaart.
Duizenden kleine ringetjes
De foto's die de Voyager-sondes van de ringen van Saturnus maakten, toonden vrij onverwacht dat de A-, B- en C-ringen elk bestaan uit duizenden kleine ringetjes, vaak niet meer dan 10 m breed. Ook de scheidingen zijn niet leeg, maar bevatten honderden ringetjes die ver uit elkaar liggen.
Bij de foto: Links: de duizenden kleine ringetjes die de ringen van Saturnus vormen (valse kleuren). Rechts: De scheidingen in de ringen van Saturnus. Foto's: JPL
Deze structuur lijkt in tegenspraak te zijn met de theoretische modellen, die allemaal aangeven dat de deeltjes in een ringenstelsel zich gelijkmatig verspreiden, waarbij een schijfstructuur ontstaat. Een mogelijke verklaring is de aanwezigheid van mini-maantjes die deze gelijke spreiding tegengaat.
In het ringenstelsel zijn een aantal grote gaten te zien: de scheiding van Cassini (tussen A en B), van Encke (aan de buitenkant van A) en Keeler (een zeer dunne scheiding, eveneens aan de buitenkant van A) en van Maxwell (in de C-ring). Een aantal daarvan zijn te verklaren door resonanties met satellieten of door herdermaantjes, zoals bijvoorbeeld de mini-maan Pan die in de Encke-scheiding werd ontdekt. Sommige wetenschappers vermoeden dat een aantal van deze mini-maantjes in feite geen steenklompen zijn, maar tijdelijke samenhopingen van materiaal.
Spaken
Een van de meest mysterieuze eigenschappen van het ringenstelsel van Saturnus zijn de spaken: tijdelijke donkere structuren die zich dwars op de B-ring voordoen, en die lijken op de spaken van een fietswiel. Ze bestaan uit microscopische deeltjes, en draaien met het magnetisch veld van Saturnus mee. Mogelijk zijn het dus minuscule deeltjes die elektrisch geladen worden en tijdelijk uit het baanvlak van de ringen komen, om daarna weer hun plaats in te nemen.
Bij de foto: Spaakstructuren in de Saturnusringen. Foto: JPL