Als Jupiter in Richtung Sonne wanderte

17. Juni 2011, 12:01
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Ein neues Modell erklärt die geringe Masse des Mars, sowie einige andere Rätsel bei der Entstehung unseres Sonnensystems

Warum sieht unser Sonnensystem so aus, wie es nun mal aussieht: innen einige mehr oder weniger unterschiedlich große Felsplaneten, außen die Gasriesen und dazwischen der Asteroidengürtel? Die inzwischen bereits in großer Zahl entdeckten Planetensysteme um fremde Sonnen zeigen, dass dieser Aufbau nicht die Regel sein muss. Ein amerikanisch-französisches Wissenschafterteam hat nun ein neues Modell vorgestellt, das Entstehung und Aufbau unseres Sonnensystems erklären soll. Eine entscheidende Rolle spielt dabei der Jupiter, seines Zeichens der größte Planet, der die Sonne umkreist.

Modell für die inneren Planeten

Warum ist der Mars zehn Mal leichter als die Erde? Über diese Frage rätselten bereits zahllose Wissenschafter; in Simulationen gelang es kaum, diesen Größenunterschied plausibel zu reproduzieren. Erst im Jahr 2009 hatte der US-Planetologe Brad Hansen eine erste passende Idee: Er schlug als Beginn unseres Planetensystems eine etwa 50 Millionen Kilometer (etwa ein Drittel des Abstandes Erde-Sonne) breite Material-Scheibe um die Sonne vor. Auf halbem Weg zwischen innerem und äußerem Rand der Scheibe habe sich das meiste Material konzentriert, ungefähr dort seinen nach Hansen auch die größten inneren Planeten, also Erde und Venus, entstanden. Am Material-armen Rand hätten sich dagegen die wesentlich kleineren Planeten Mars und Merkur gebildet.

Ganz ausgereift war das Modell allerdings noch nicht. Es konnte etwa den Asteroidengürtel und seine Zusammensetzung nicht erklären und auch die Gasriesen passten noch nicht so recht in Bild. Jüngste Beobachtungen an Exoplaneten haben gezeigt, dass große Gasplaneten offenbar innerhalb eines Sonnensystems umherwandern können. Alessandro Morbidelli vom Observatoire de la Cote d'Azur in Nizza und sein Team haben diese Erkenntnis und Hansens Modell von der Entstehung der inneren Planeten als Basis für eine neue Theorie herangezogen. Diese geht davon aus, dass Jupiter - noch vor der Entstehung von Saturn - in Richtung Sonne gewandert ist und sich ihr bis auf rund 225 Millionen Kilometer angenähert hat. Dies entspräche heute in etwa dem Abstand Sonne - Mars.

Saturn vertreibt Jupiter

Der jugendliche Jupiter hätte mit seiner Masse Material von der inneren Scheibe abgezogen, was letztlich dazu führte, dass der später entstandene Mars viel leichter und kleiner ist als die Erde. Etwas später hat sich dann der Saturn gebildet, der in diesem Modell ebenso seine Wanderungen durchs frische Sonnensystem absolviert; Morbidelli glaubt, dass der Einfluss des jungen Ringplaneten den Jupiter wieder aus dem inneren Bereich des Sonnensystems getrieben hat.

So komplex die Annahmen auch scheinen, die Forscher konnten in zahllose Simulationen zeigen, dass ihre Ideen von der Frühzeit des Sonnensystems durchaus plausibel sind. Immerhin konnten sie damit erstmals auch die Entstehung des Asteroidengürtels und die dortige Existenz zweier völlig unterschiedlicher - nämlich trockener und wasserreicher - Asteroidengruppen erklären.

"Dieses Modell setzt voraus, dass die Gasriesen unseres Sonnensystems beträchtliche radiale Wanderungen unternommen haben, ganz so, wie das auch bei Exoplaneten um fremde Sonnen beobachtet wurde," meint Sean Raymond, Astronom am Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux. Damit sei das Modell in der Lage, die ersten paar Millionen Jahre unseres Sonnensystems zu erklären, bisher sei gerade diese früheste Phase noch voller Rätsel gewesen. Für die Wissenschafter besteht der nächste Schritt nun darin, auch die Bildung von Uranus und Neptun in das Modell zu integrieren (red)

  • Das Sonnensystem im Frühstadium. Gas und Staub umkreiste die Sonne in einer protoplanetaren Scheibe.
    foto: nasa/jpl-caltech

    Das Sonnensystem im Frühstadium. Gas und Staub umkreiste die Sonne in einer protoplanetaren Scheibe.

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