Rätsel um Planet Jupiter gelöst

Der grösste Planet unseres Sonnensystems hatte eine Zeit lang Wachstumsstörungen. Berner und Zürcher Forschende liefern nun eine Erklärung dafür.

Seltener Blick auf einen Giganten: Die Nasa-Sonde Juno schickte 2016 Aufnahmen vom Jupiter zu Erde. (Nasa)

Während zwei Millionen Jahre wuchs Jupiter nur langsam. Darauf hatten Untersuchungen an Meteoriten hingedeutet. Wie es dazu kam, haben Astronominnen und Astronomen der Universitäten Bern und Zürich sowie der ETH Zürich zu klären versucht. Mit einem neuen Modell haben sie die Entstehung des Gasriesen nachgezeichnet und das Rätsel gelöst.

«Wir konnten zeigen, dass der Jupiter in verschiedenen Phasen gewachsen ist», fasst Julia Venturini von der Universität Zürich die Ergebnisse zusammen, die sie mit Kollegen im Fachblatt «Nature Astronomy» veröffentlicht. In diesen Phasen legte der Gasriese nicht gleichmässig an Masse zu.

Weniger Wachstum, mehr Energie

Zuerst sammelte der Planeten-Embryo kleine Kieselsteine von nur wenigen Zentimetern und formte während der ersten Million Jahre rasch einen Planetenkern, wie die Universität Bern am Montag mitteilte. In der zweiten Phase, den folgenden zwei Millionen Jahren, ging das Wachstum langsamer voran: Grund dafür war, dass Kollisionen mit kilometergrossen Blöcken nur langsam mehr Masse hinzufügten, dafür aber viel Energie lieferten.

Die Zusammenstösse mit diesen Blöcken setzten Wärme frei. Diese Wärme wiederum heizte die Gasatmosphäre des jungen Jupiter auf und verhinderte eine schnelle Abkühlung, Kontraktion und weitere Gasanreicherung. So lasse sich die relativ lange Zeitspanne erklären, die Jupiter im Massenbereich von 15 bis 50 Erdmassen verbrachte, wie die Forschenden erklären.

Erst in der dritten Phase reicherten sich dann schliesslich Gase an und machten Jupiter zum Gasriesen mit rund 300-mal der Masse der Erde und einem Durchmesser von rund 143'000 Kilometern.

Jupiter als Barriere

Die Studie angestossen hatten neuere Messungen der Zusammensetzung von Meteoriten, schrieb die Universität Bern. Diese hatten ergeben, dass das junge Sonnensystem, als es noch eine Scheibe aus Staub und Gas war, in zwei Regionen aufgeteilt war. Offenbar habe der Jupiter dabei die teilende Barriere dargestellt.

Während zwei Millionen Jahren, als der Jupiter von 20 auf 50 Erdmassen heranwuchs, störte er offenbar die Staubscheibe und müsse eine Überdichtung erzeugt haben. Die Folge war, dass sich Material ausserhalb seiner Umlaufbahn nicht mit dem Material innerhalb seiner Umlaufbahn vermischen konnte. Diese Trennung bestand, bis Jupiter genug Masse angereichert hatte, um Gestein umzulenken und in die inneren Regionen des Sonnensystems zu streuen.


Hubble-Video: Jupiter

Das Weltraumteleskop Hubble zeigt faszinierende Bilder vom Jupiter. (Nasa / Oktober 2015).

anf/sda

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