Bei Jupiter – auf den Spuren der Entstehung der Erde

Die frühe Entwicklung des Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren ist nach wie vor ein großes Rätsel, welches die Astronomen beschäftigt. Die Lösung dieses Rätsels muss den Himmelskörpern unseres Sonnensystems in akribischer Detektivarbeit mühsam entlockt werden.

Immanuel Kant, vor allem als Philosoph bekannt, formulierte vor über 250 Jahren bereits im Kern jene Theorie, mit der die Entstehung des Sonnensystems beschrieben wird. Gas ballt sich durch Schwerkraft zu Sternen zusammen, und aus dem verbleibenden Material entstehen Planeten. Diese Theorie wurde im Verlauf der Zeit natürlich öfter angepasst. Beispielsweise erkannte man, dass die Sonne leichte Gase aus dem inneren Sonnensystem vertreiben und in Sonnennähe eher schwere Elemente, wie Kohlenstoff, Sauerstoff oder Eisen verbleiben würden. Aus diesem Material entstanden die inneren Gesteinsplaneten. Weiter außen formten sich aus den sehr leichten Elementen Wasserstoff und Helium die Gasriesen.

Sehr lange Zeit fehlte die Datengrundlage, beziehungsweise die Mittel, um sich um die Details der Entstehung des Sonnensystems Gedanken machen zu können. Seit der Mitte des 20. Jahrhunderts sind viele, mit Messinstrumenten bewaffnete Raumsonden zu allen Planeten des Sonnensystems aufgebrochen, und haben eine Fülle von Daten zurück zur Erde gesendet. Diese Daten werden nun wie ein Puzzle zu einem großen Bild zusammengefügt. Bestens bekannt sind die Massen und Umlaufbahnen der Planeten, sowie teilweise deren chemische Zusammensetzung, aber beispielsweise auch das Alter der Krater auf dem Erdmond.

Zur Altersbestimmung der Mondkrater lieferte das Apollo-Programm einen wertvollen Beitrag: Durch Gesteinsproben konnte festgestellt werden, dass vor ungefähr 4 Milliarden Jahren eine große Menge kleiner Objekte auf der Mondoberfläche einschlugen. Und das, obwohl die Entwicklung des Sonnensystems bereits 400 Millionen Jahre zuvor weitgehend abgeschlossen war. Ein Modell der Entwicklung des Sonnensystems muss also zwangsläufig erklären, wie, nach einer langen Phase der Ruhe, für einige Zeit wieder Chaos in das System kam, und viele Kleinkörper aus ihren Bahnen katapultiert wurden. Hierfür haben Forscher inzwischen eine inzwischen breit akzeptierte Idee gefunden: die Gasplaneten entstanden weiter innen im Sonnensystem, und veränderten später durch gegenseitige Anziehung schlagartig ihre Bahnen. Ein Resultat war, dass Neptun, der sich ursprünglich zwischen Saturn und Uranus befand, in eine Bahn weit außerhalb der Uranus-Bahn geschleudert wurde.

Die nicht ganz so stark veränderte Bahn des Jupiters hatte massive Auswirkungen auf den Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Viele Körper des Asteroidenkörpers wurden dadurch auf Kollisionskurse mit den inneren Planeten, sowie dem Erdmond gebracht. Dieses, als Großes Bombardement bezeichnete Ereignis, ist der solideste Befund, der aus der Frühzeit des Sonnensystems erhalten ist. Inzwischen versuchen Forscher aber auch die Zeit davor zu enträtseln. Simulationen zeigen, dass die Gasriesen bereits in den ersten 5 Millionen Jahren des Sonnensystems entstanden, während die Gesteinsplaneten wahrscheinlich erst 100 Millionen Jahre später fertig formiert waren.

Da Jupiter ungefähr doppelt so schwer wie die verbleibenden 7 Planeten zusammen ist, wird ihm durch seine Schwerkraft eine zentrale Rolle bei der Entwicklung des Sonnensystems zugedacht. Sein innerer Aufbau kann wichtige Bedingungen für zukünftige Simulationen des Sonnensystems liefern. Seine chemische Zusammensetzung gibt Aufschluss, wie dicht an der Sonne er entstand, oder wie schnell er sich selbst zusammenballen konnte. Im Jahr 2016 hat die Raumsonde Juno den Jupiter erreicht, die eine bisher einzigartige Aufgabe hat: den inneren Aufbau des Jupiters erforschen, um daraus Erkenntnisse über die Geschichte des Sonnensystems gewinnen.

Wie mit einer Raumsonde das innere eines Gasriesen erforscht werden kann, und welche Erkenntnisse daraus über die Entstehung des Sonnensystems ziehen kann, erfahren Sie am 9.12. ab 20 Uhr in der Sternwarte Regensburg am Ägidienplatz 2. In einem Vortrag berichtet Sven Seeberg über die wissenschaftlichen Ziele der Jupitersonde Juno, die seit diesem Jahr den Jupiter umkreist. Bei klarem Himmel ist nach dem Vortrag eine Himmelsbeobachtung mit den Instrumenten der Sternwarte möglich. Der Eintritt ist frei.

Quelle: Sternwarte Regensburg.
Der Artikel erscheint auch in der Mittelbayerischen