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Sonnensystem: Regnet es Helium auf Saturn?

Der Gasplanet Saturn ist ein extremer Ort - und das erlaubt extreme meteorologische Ereignisse. Eines konnte zumindest experimentell bestätigt werden.
Der Ringplanet Saturn (Cassini-Aufnahme)

Der Ringplanet Saturn erscheint im Infrarot 50 Prozent heller, als es theoretisch eigentlich für einen sich abkühlenden Gasriesen seiner Größe der Fall sein dürfte. Einen möglichen Grund hierfür bestätigte eine Forschergruppe um Gilbert Collins vom Lawrence Livermore National Laboratory zumindest experimentell, wie sie auf der Jahrestagung der American Geophysical Union in San Francisco bekannt gab. Saturns Gashülle besteht überwiegend aus Wasserstoff und Helium, die sich in Richtung zum Kern unter zunehmendem Druck – und trotz steigender Temperaturen – verflüssigen. In den tiefsten Schichten der Atmosphäre wird der flüssige Wasserstoff sogar metallisch, während das flüssige Helium darin vorerst verbleibt. Sobald Druck und Temperatur jedoch einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, fällt das Helium als Regen aus. Seine Tropfen stürzen weiter in Richtung Kern und setzen Gravitationsenergie frei – eine Quelle für hochenergetische Strahlung: Sie soll Saturn leuchtstärker machen. Seit den 1970er Jahren existieren Theorien, dass dies auf Saturn geschieht, jedoch ohne experimentellen Nachweis.

Mit Hilfe eines extrem leistungsstarken Lasers gelang es den Wissenschaftlern, im Labor die Bedingungen auf dem Saturn nachzustellen: Sie verflüssigten ein Wasserstoff-Helium-Gemisch unter starkem Druck zwischen zwei Diamanten und bestrahlten die Diamantstempelzelle dann mit einem Laserpuls. Dieser verdampfte den Diamanten sofort, wodurch Stoßwellen entstanden, welche die Mischung weiter komprimierten. Wie theoretisch vorhergesagt, bildete sich metallischer Wasserstoff, während das Helium ausfiel. Das geschah bei einer Temperatur zwischen 3000 und 20 000 Kelvin und einem Druck zwischen 30 und 300 Gigapascal – und zwar häufiger als erwartet. Selbst bei Bedingungen, wie sie auf dem verglichen mit Saturn wärmeren Jupiter herrschen, "regnete" es Helium. Bislang hatten Astrophysiker dies für Jupiter ausgeschlossen.

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