Doch keine Eisriesen? Uranus und Neptun könnten felsiger sein als gedacht
Zürich (Schweiz) – Die beiden äußersten Planeten unseres Sonnensystems, Uranus und Neptun, galten bislang als Eisriesen. Eine neue Studie stellt diese Vorstellung nun infrage und zeigt eine Vielzahl möglicher Variationen. Gut möglich, dass auch Uranus und Neptun in Wirklichkeit Felsriesen sind.
Copyright: Keck Institute for Space Studies/Chuck Carter
Wie das Forschungsteam um Doktorand Luca Morf von der Universität Zürich und des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS aktuell im Fachjournal „Astronomy & Astrophysics“ (DOI: 10.1051/0004-6361/202556911) berichtet, stellen die Ergebnisse ihrer neusten datenbasierten Simulationen die bisherige mutmaßliche Dreigleiderung der Planeten im Sonnensystem (innere terrestrische Felsplaneten, gasförmige Riesen und schließlich Uranus und Neptun, die aufgrund ihres angeblichen Reichtums an Eis – etwa Wasser, Ammoniak oder Methan – als „Eisriesen“ gelten) infrage.
Kern der neuen Studie ist ein Simulationsverfahren, das die interne Struktur der beiden Planeten realitätsnäher abbilden soll. Bisherige Ansätze stützten sich entweder auf stark vereinfachte empirische Modelle oder auf rein theoretische Rechnungen mit zahlreichen Annahmen. Hierzu kombinierten die Forschenden beide Methoden und entwickelten ein physikalisch konsistentes Hybridmodell.
Anhand der Ergebnisse dieser Simulationen kommen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen zu dem Schluss, dass die eisreichen Modelle für Uranus und Neptun zu vereinfachend gewesen sein könnten. Die Ergebnisse passen zudem zu Befunden zum Zwergplaneten Pluto, dessen Zusammensetzung überraschend stark von Gestein dominiert wird.
Alternativen zu bisherigem Planetenmodell
Entsprechend müsse das Innere von Uranus und Neptun keineswegs zwingend eisreich sein. Stattdessen ergeben sich ganze Spektren möglicher Zusammensetzungen, darunter Varianten mit deutlich höherem Gesteinsanteil. „Wir haben dies bereits vor mehr als zehn Jahren vermutet“, sagt Studienmitautorin und UZH-Astrophysikprofessorin Ravit Helled. „Nun liegt erstmals ein rechnerischer Nachweis vor.“
Auch für die ungewöhnlichen Magnetfelder der beiden Planeten ergeben sich neue Hinweise. Während das Magnetfeld der Erde klar zweipolig strukturiert ist, zeigen Uranus und Neptun chaotischere Felder mit mehreren Polen. Die neuen Modelle deuten darauf hin, dass insbesondere das Magnetfeld von Uranus tiefer im Inneren verankert sein könnte als bisher angenommen – und möglicherweise tiefer als das von Neptun.
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Trotz der vielversprechenden Resultate warnen die Forschenden vor übermäßiger Sicherheit: Materialverhalten unter extremen Drücken und Temperaturen sei nach wie vor nur unzureichend verstanden. Schon kleine Abweichungen könnten die Modellrechnungen verändern. Morf spricht davon, das Modell zukünftig um weitere Materialdaten und Varianten zu erweitern, um die Unsicherheiten weiter einzuschränken.
Die Studie öffnet grundsätzlich neue Szenarien für die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte der beiden äußeren Planeten. Möglich ist sowohl ein überwiegend eisiger Aufbau als auch ein weitgehend felsiger Kern mit nur dünneren Mantelschichten aus volatilen Stoffen. Aktuelle Fernbeobachtungsdaten reichen nicht aus, um diese Varianten eindeutig zu unterscheiden.
Gewissheit könnten schlussendlich nur direkte Missionen liefern: Nur Raumsonden, die Uranus oder Neptun aus der Nähe untersuchen oder in Umlaufbahnen eintreten, könnten präzise Daten zu Magnetfeldern, Dichten und innerer Struktur liefern. Entsprechende Missionen werden seit Jahren diskutiert, sind bislang aber politisch und finanziell nicht beschlossen, betonen Helled abschließend.
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Recherchequelle: Universität Zürich
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