Saturn und sein Ringsystem
Das Ziel der Mission CASSINI/HUYGENS ist Saturn, von der Sonne aus gezählt der sechste Planet. Er ist so hell, dass er mit bloßem Auge beobachtet werden kann. Bis zur Erfindung des Fernrohrs und der damit verbundenen Entdeckung weiterer Planeten war er einige tausend Jahre lang für die Astronomen die äußere Grenze des Sonnensystems.
Die vier Riesenplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun enthalten ca. 99 Prozent der planetaren Masse unseres Planetensystems. Ihre große Entfernung zur Sonne hat dafür gesorgt, dass die gasförmigen und fluiden Teile ihrer Masse nicht verdampft sind wie bei den sonnennahen Planeten, sondern seit ihrer Entstehung unverändert erhalten geblieben sind.
Wissenschaftliche Raumfahrt-Missionen zu diesen Planeten gewähren Einblick in den Ursprung und die Entwicklung der Planeten sowie in die Entstehung unseres Sonnensystems. Saturn, der zweitschwerste Planet dieses Systems, könnte sich neben einer Fundstelle für Spuren aus dem Anfang des Sonnensystems, auch als "Schatztruhe" für interessante Phänomene und wissenschaftliche Überraschungen erweisen.
Sein faszinierendes Ringsystem mit bisher sieben klar unterscheidbaren Ringen, den Lücken, Speichen und "Schäferhundmonden", seine rätselhafte Magnetosphäre, deren Dipolachse parallel zur Rotationsachse steht, und seine 18 bekannten eisigen Monde sind neben der Analyse der Ionosphäre, der Wolkeneigenschaften, der Zirkulation der Atmosphäre, der Aufnahme von Wind- und Temperaturprofilen sowie der Untersuchung der inneren Struktur und der Planetenrotation wesentliche Untersuchungsziele für die vierjährige Mission des CASSINI Orbiters um den Saturn.
Titan, der gößte Mond des Sonnensystems
Von ganz besonderem wissenschaftlichen Interesse ist der Saturnmond Titan, für den allein bis Mitte 2008 45 nahe Vorbeiflüge von CASSINI reserviert sind. Außerdem ist Titan einer der wenigen Monde, dessen Oberfläche bei den Voyager-Vorbeiflügen aufgrund eines "organischen" Wolkenschleiers nicht abgebildet werden konnte.
Titan ist außer Mars und dem Jupitermond Europa einer der wenigen Orte, an dem sich primitives Leben in unserem Sonnensystem entwickelt haben könnte. Bisher ist Titan der einzige Mond in unserem Planetensystem auf dem eine dichte Atmosphäre entdeckt wurde. Der Hauptbestandteil ist wie in der Erdatmosphäre das Element Stickstoff. Hinzu kommen etwa sechs Prozent Methan.
Eine der Voyager-Sonden hatte bereits mit Methan verwandte Kohlenwasserstoffe nachgewiesen. Im April 1998 wurde dann mit dem Infrarot-Teleskop ISO erstmals Wasser entdeckt. Letzteres ließ auch für die HUYGENS Untersuchungen eine vielfältige Mischung von organischen Molekülen auf Titan erwarten, die der Zusammensetzung der Erdatmosphäre in einem sehr frühen Stadium ähnelt.
Der verstorbene amerikanische Astronom Carl Sagan hielt es für möglich, dass sich auf Titan eine Schicht organischen Materials gebildet hat, die über einhundert Meter dick ist. Hier könnte gerade eine chemische und biologische Entwicklung einsetzen, ähnlich wie vor etwa vier Milliarden Jahren auf der Erde.
Die Einzigartigkeit Titans im Sonnensystem und die Voyager-Ergebnisse veranlassten den Franzosen Daniel Gautier und den am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau forschenden Taiwanesen Wing Ip bereits 1982, der ESA eine Sonde zum Titan vorzuschlagen. Die daraufhin entwickelte Tochtersonde HUYGENS untersuchte vor allem die Zusammensetzung der Atmosphäre, die Verteilung der Spurengase und Aerosole, die Wolken, zonale Windgeschwindigkeiten, und den Oberflächenzustand.
Eismond Enceladus
Ein höchst überraschender Fund gelang an dem nur 500 Kilometer großen Eismond Enceladus: Dort wird Wasser aus Hohlräumen, die unter der Eiskruste liegen, an die Oberfläche gepresst und in Fontänen ausgestoßen. Die Kräfte, die den Überdruck erzeugen, sind noch nicht völlig verstanden; der Mond sollte bei seiner geringen Größe eigentlich komplett durchgefroren sein. Die Wasserpartikel gefrieren unmittelbar, nachdem sie aus den einige hundert Kilometer langen Spalten am Südpol des Mondes herausgeschleudert werden, und rieseln zum Teil als kleine Eisflöckchen auf die Oberfläche von Enceladus nieder. Ein anderer Teil verläßt das geringe Schwerefeld des Mondes und speist den sehr dünnen "E-Ring", der weit außerhalb der Hauptringebene des Saturns liegt.