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Sonnensystem: Jupiters zerbrochener Kern

In der Frühzeit des Sonnensystems kollidierte der junge Jupiter mit einem massereichen Objekt, das seinen Kern zertrümmerte. Darauf deuten Messdaten der Raumsonde Juno und Simulationen hin.
Kollision mit Jupiter (künstlerische Darstellung)Laden...

Seit dem Jahr 2016 untersucht die NASA-Sonde Juno unter anderem Jupiters Gravitationsfeld und den inneren Aufbau des Riesenplaneten. Ihre Daten lassen darauf schließen, dass es keine eindeutige Grenze zwischen Jupiters Kern und seiner Hülle gibt. Stattdessen lassen sich schwere Elemente auch in dessen Gashülle nachweisen, in Spuren sogar in der oberen Atmosphäre, vor allem der untere Bereich der Planetenhülle scheint deutlich mit Kernmaterial durchmischt zu sein.

Die meisten Modelle zur Planetenbildung gehen jedoch davon aus, dass der entstehende Gasriese nach dem Erreichen von etwa 30-facher Erdmasse durch das rasante Aufsammeln von Wasserstoff und Helium anwuchs. Sämtliche noch vorhandene Staubpartikel wurden dagegen durch gravitative Wechselwirkung aus seinem Orbit gelenkt. Ein gleichzeitiges Anwachsen durch leichte und schwere Elemente dagegen scheint unwahrscheinlich.

Um die im Gasmantel vorhandenen Elemente erklären zu können, postulieren Shang-Fei Liu von der chinesischen Sun-Yat-sen-Universität und dessen Forschungsgruppe nun den Impakt eines mindestens zehn Erdmassen großen Objekts, nachdem Jupiters Gashülle bereits annähernd ihre heutige Dimension erreicht hatte. Bei etwas geringerer Masse wäre der Einschlagkörper dagegen durch Jupiters Gezeitenkräfte zerrissen worden und hätte lediglich zum Wachstum des Planeten beigetragen.

Simulationen zeigen, dass der Gasriese nach seiner raschen Wachstumsphase kleinere Planetesimale aus ihren ursprünglichen Bahnen brachte und diese miteinander kollidierten. Hierbei entstanden auch Objekte in der Größenordnung des vermuteten Impaktors. Um zu den Juno-Daten zu passen, müsste der Einschlagkörper den Kern Jupiters außerdem um etwa 30 000 Grad Celsius aufgeheizt und annähernd senkrecht getroffen haben. Andernfalls hätte das Objekt nicht genügend Energie in den Kern transportiert, um diesen zu zertrümmern. Ein direkter Einschlag in den Kern ist jedoch wegen Jupiters gravitativem Fokus durchaus wahrscheinlich.

Was zudem für die Kollisionstheorie spricht, sind die deutlich geneigten Rotationsachsen der anderen Gasplaneten, von 27 Grad bei Saturn bis hin zu 98 Grad bei Uranus. Auch diese werden meist auf große Einschläge während der Frühzeit des Sonnensystems zurückgeführt. Jupiter weist dagegen nur einen äußerst geringen Neigungswinkel von etwa drei Grad auf. Der Gasriese dürfte zum Zeitpunkt der Kollision, die seinen Kern fragmentierte, bereits zu massereich gewesen sein, um »gekippt« zu werden. Die Spuren des Einschlags sind heute daher tief in seinem Inneren verborgen.

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