Sonnensystem-Basiswissen: Steckbrief: Neptun - der äußerste Planet

Neptun
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Der äußerste Planet Neptun wurde im Jahr 1846 von Johann Gottfried Galle (1812-1910) von Berlin aus entdeckt, nachdem dieser einen Brief des französischen Astronomen Urbain Le Verrier (1811-1877) aus Paris erhalten hatte. In diesem hatte Le Verrier seinen deutschen Kollegen um die Suche nach einem weiteren Planeten des Sonnensystems gebeten. Er konnte nach langwierigen Berechnungen dessen Position am Himmel so genau angeben, dass Galle nach wenigen Minuten auf den gesuchten Himmelskörper stieß. Unabhängig und annähernd zeitgleich zu Le Verrier hatte auch der britische Mathematiker und Astronom John Couch Adams (1819-1892) die Position von Neptun berechnet, nur schenkten ihm die professionellen britischen Astronomen leider keine Beachtung.

Steckbrief: Neptun
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Zunächst unerklärliche Abweichungen in den Bahnbewegungen des Planeten Uranus hatten die Astronomen und Mathematiker dazu gebracht, die Existenz eines weiteren großen Planeten vorherzusagen. Dieser sollte mit seiner Schwerkraft die Bewegungen des siebten Planeten beeinflussen, dessen Umlaufverhalten allen Berechnungen zum Trotz immer wieder von den Vorgaben abwich. Mit der Entdeckung von Neptun, der Planet erhielt schon bald seinen endgültigen Namen, wurde die Positionsastronomie glänzend bestätigt.

Nur im Teleskop sichtbar

Neptun lässt sich mit einer maximalen Helligkeit von 7,8 mag nur mit dem Fernrohr sichten. Er offenbart dem Beobachter ein winziges bläuliches Scheibchen mit einem Durchmesser von nur 2,3 Bogensekunden, auf dem sich visuell keine Merkmale erkennen lassen. Teleskopische Aufnahmen zeigen jedoch ein ausgeprägtes System aus Bändern und Zonen. Zudem ist das Wettergeschehen auf Neptun sehr dynamisch, so dass sich das Antlitz des Planeten ständig ändert.

Neptun
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Der größte Trabant: Triton

Nur 17 Tage nach der Entdeckung des Neptun stieß der US-Astronom William Lassell (1799-1880) auf den größten Trabanten Triton, der den Planeten entgegen dessen Rotationsrichtung umrundet. Seine Bahn ist um 157 Grad gegenüber der Äquatorebene Neptuns geneigt und Triton ist mit einem Durchmesser von 2707 Kilometern der größte rückläufige Mond des Sonnensystems. Lange Zeit blieben weitere Suchen nach Neptunmonden erfolglos, bis im Jahr 1949 der US-Astronom Gerard Peter Kuiper (1905-1973) einen weiteren, aber lichtschwachen Trabanten entdeckte. Er umrundet Neptun auf einer weiten und stark exzentrischen Bahn und erhielt den Namen Nereid.

Voyager 2 erreicht Neptun

Erst 40 Jahre später mit dem Vorbeiflug der US-Raumsonde Voyager 2 im August 1989 wurden sechs weitere Neptunmonde aufgespürt, die den Planeten auf Kreisbahnen in dessen Äquatorebene deutlich innerhalb der Bahn von Triton umrunden. Weitere Beobachtungen mit irdischen Großteleskopen enthüllten fünf weitere Trabanten, die Neptun ähnlich wie Nereid auf weiten exzentrischen Bahnen umrunden. Erst kürzlich gelang auf Archivbildern des Weltraumteleskops Hubble der Nachweis eines 14. Neptunmonds, der sich zwischen den beiden äußeren von Voyager 2 entdeckten Trabanten bewegt. Seit dem Besuch von Voyager 2 erreichte keine Raumsonde mehr den äußersten Planeten und es sind derzeit auch keine Flüge dorthin geplant.

Der innere Aufbau der Riesenplaneten
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Die vier Riesenplaneten des Sonnensystems, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun unterteilen sich nach ihrem inneren Aufbau in zwei Gruppen: Gasriesen und Eisriesen. Die Gasriesen Jupiter und Saturn bestehen überwiegend aus Wasserstoff, der sowohl in flüssiger als auch metallischer Form vorliegt. Dagegen befinden sich im Inneren der Eisriesen Uranus und Neptun Hochdruckvarianten von Eis, die auch bei sehr hohen Temperaturen fest sind und nicht verdampfen. Der Kern aller Riesenplaneten sollte aus einer Mischung aus Silikatmineralen und metallischem Eisen bestehen.

Die Atmosphäre von Neptun

Neptun ist seinem inneren Nachbarplaneten Uranus im Aufbau und in der chemischen Zusammensetzung sehr ähnlich. Die bläuliche Farbe des Planeten kommt durch Beimengungen von Methangas (CH4) zu Stande, welches das rote Licht absorbiert. Überwiegend besteht die Atmosphäre von Neptun aus einer Mischung und Wasserstoff und Helium, ganz ähnlich seinen inneren Nachbarn Jupiter, Saturn und Uranus. Die Temperatur in der oberen Atmosphäre liegt bei nur rund –201 Grad Celsius oder 72 Kelvin. Damit liegt sie nur geringfügig unterhalb derjenigen von Uranus, obwohl Neptun erheblich weiter von der Sonne entfernt ist. Dies ist ein Hinweis darauf, dass das Innere von Neptun mehr Wärme freisetzt, als der Planet von der Sonne erhält.

Der innere Aufbau von Neptun

Weiter nach innen nehmen Druck und Temperatur rasch zu, so dass die Gase im Planeteninneren eine hohe Dichte erreichen. Nach etwa einem Drittel des Planetenradius beginnt ein Mantel aus Hochdruckvarianten aus Wassereis mit Beimengungen von Methan und Ammoniak (NH3). Dieser Mantel ist leicht plastisch deformierbar und dürfte auch die Quelle des Magnetfelds von Neptun sein. Wegen dieses Mantels wird Neptun ebenso wie sein innerer Nachbar Uranus auch als Eisriese bezeichnet. Die Druck im Inneren von Uranus und Neptun reicht aber nicht aus, dass Wasserstoff in metallischer Phase auftritt, wie das bei Jupiter und Saturn der Fall ist. Im Zentrum von Neptun dürfte sich wie bei Uranus ein vergleichsweise kleiner Kern aus Silikatmineralen und Metallen befinden. Er könnte etwa die Masse der Erde aufweisen.

Das Ringsystem des Neptun (Schemazeichnung)
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Nach den Beobachtungen der US-Raumsonde Voyager 2 und nachfolgenden Untersuchungen des Weltraumteleskops Hubble besteht das Ringsystem des Neptun aus fünf Hauptringen. Sie sind von außen nach innen nach den Astronomen Adams, Arago, Le Verrier, Lassell und Galle benannt, die bei der Entdeckung und Erforschung von Neptun von herausragender Bedeutung waren. Im Adams-Ring befinden sich dichtere Ringbögen, deren Form und Dichte zeitlich variabel sind.

Die Ringe von Neptun

Neptun besitzt wie alle Gasplaneten des Sonnensystems ein Ringsystem. Wie das des Uranus ist eher dunkel und besteht aus schmalen Ringen. Eine Besonderheit waren beim Vorbeiflug von Voyager 2 im August 1989 drei ausgeprägte dichtere Ringbögen, die über längere Zeit stabil waren. Sie wurden mit den Namen Liberté, Égalité und Fraternité bezeichnet, da die Sonde während des 200-jährigen Jubiläums der Französischen Revolution an Neptun vorbeizog. Allerdings zeigen neuere Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble, dass sich das Ringsystem dynamisch verhält und die Ringbögen sich im Lauf der Jahre deutlich verändern.


Weitere Steckbriefe:

Die Planeten im Größenvergleich (Grafik)
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Steckbrief: Neptun
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