Heftiger Streit im Planeten-Kinderzimmer

News: Heftiger Streit im Planeten-Kinderzimmer

Die beiden Planeten Uranus und Neptun gehören zum äußeren Sonnensystem. Da immer noch unklar ist, wie sich die beiden Gasriesen so weit von der Sonne entfernt entwickeln konnten, beschäftigt die Frage nach ihrer Entstehung schon lange die Wissenschaft. Nun haben Forscher ein Szenario simuliert, das Hinweise darauf gibt: Uranus und Neptun könnten im Inneren des frühen Sonnensystems entstanden und durch die Gravitation von Jupiter und Saturn nach außen geschleudert worden sein.

Die neun Planeten unseres Sonnensystems sind aus einer Wolke von Gas und Staub, dem sogenannten solaren Nebel, entstanden. Die darin enthaltenen Gesteins-Bruchstücke sind miteinander kollidiert, wobei sich immer größere Brocken gebildet haben, die dann schließlich zu den Planeten unseres Sonnensystems heranwuchsen. Uranus und Neptun gehören zu den fünf äußeren Planeten und bestehen vorwiegend aus Gas, das sie in den folgenden Millionen Jahren nach ihrer Entstehung um sich herum angesammelten haben. Da sich allerdings ihre Umlaufbahn am Rande des solaren Nebels befindet, wo keine ausreichende Gasmenge vorhanden war, stellen sich Wissenschaftler schon lange die Frage, wie sich diese Planeten entwickelt haben könnten. Eine mögliche Erklärung wäre, daß Uranus und Neptun nicht auf der Bahn entstanden sind, auf der sie jetzt kreisen. Doch daran schließt sich sofort die Frage an, wie und warum sie auf ihre jetzige Umlaufbahn gelangt sind. Edward Thommes und Martin Duncan von der Queen's University in Kingston, Ontario, und Harold Levison vom Southern Research Institute Boulder, Colorado, entwickelten ein Modell, nach dem die vier äußeren Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sich im selben Gebiet des frühen Sonnensystems gebildet haben könnten.

Erreichen Planeten eine kritische Masse, die etwa der fünfzehnfachen Erdmasse entspricht, wird ihr Wachstum beschleunigt, da die wachsende Gravitation immer mehr Gas heransaugt. In der Simulation, welche die Forscher zur Entstehung des Sonnensystems durchgeführt hatten, wuchsen durch einen Zufall Jupiter und Saturn deutlich schneller heran als die beiden anderen Gasriesen. Zu einem Zeitpunkt, als Uranus und Neptun erst drei und vier Prozent der Gesamtmasse dieser vier äußeren Planeten erreicht hatten, war Jupiter bereits auf 71 und Saturn immerhin auf 21 Prozent Masse angeschwollen. In den ersten 100 000 Jahren fast aller durchgeführten Rechnungen katapultierten denn auch die großen Planeten die beiden kleineren auf Umlaufbahnen, die 30- bis 40mal dem Abstand zwischen Erde und Sonne entsprechen.

Nachdem die beiden Gasriesen aus ihrer Umlaufbahn geworfen wurden, machten sie einen Prozeß durch, der als dynamische Reibung bezeichnet wird. Jedesmal wenn Uranus und Neptun den solaren Nebel durchkreuzten, wurden sie durch unzählige gravitative Wechselwirkungen, die von herumfliegenden Trümmern ausgingen, hin und her geschleudert. Andererseits ermöglichte diese Reibung den wild kreisenden Planeten wieder eine annähernd kreisförmige Umlaufbahn einzunehmen, die viel weiter außerhalb und weit weg vom Einfluß der beiden großen Planeten Jupiter und Saturn lag. Weitere Planeten-Nebel-Wechselwirkungen könnten die beiden Verbannten eventuell noch ein Stüch nach draußen befördert haben.

Die Hälfte der 24 Simulationen, welche die Wissenschaftler durchgeführt haben, zeigten das oben beschriebene Szenario. Doch da niemand weiß, wie das frühe Sonnensystem tatsächlich ausgesehen hat, zweifeln einige Forscher an, ob sich das Model wirklich übertragen lasse. Renu Malhotra vom Lunar and Planetary Institute in Huston meint, daß Kerne sowohl mit Gas als auch mit den Eisbrocken der gigantischen Planeten in Wechselwirkung getreten seien. Doch diese seien in dem Modell nicht berücksichtigt worden. "Ob dieses Modell zeigt, was tatsächlich passiert ist, ist nicht klar", sagt sie. Für den Moment sei es ein faszinierendes Ergebnis, meint dagegen Brett Gladman vom Observatory of Nice in Frankreich. "Ich denke, es könnte durchaus so geschehen sein."

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 19.11.1999
"Abwegiger Jupiter"
Spektrum Ticker vom 30.7.1999
"Ein neuer Spitzenreiter"
Spektrum Ticker vom 12.2.1999
"Wachwechsel am Rande des Sonnensystems"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.