Jupiter - Aufbau

Der Planet Jupiter besteht nahezu vollständig aus leichten Gasen, die unter hohen Drücken stehen und somit unterschiedliche Aggregatzustände aufweisen. Weil die Übergänge unter den extremen Bedingungen "fließend" sind, läßt sich die innere Struktur kaum in klare Bereiche abgrenzen. Schon die oberste Wolkenschicht bildet keine scharfe "Oberfläche"; man definiert stattdessen ein Nullniveau, bei dem der Atmosphärendruck gleich 1 bar beträgt.


Mit zunehmender Tiefe steigen der Druck und die Temperatur an. Zwangsläufig findet Konvektion statt: Wärme wird von innen nach außen transportiert, wo sie in den Weltraum abstrahlt. Die Wärme bezieht Jupiter aus seiner steten Schrumpfung. Die Schrumpfung, die seit der Entstehung aus der protoplanetaren Wolke der Sonne anhält, setzt Gravitationsenergie frei. Diese wird in den oberen Schichten abgestrahlt, und der Planet kühlt ab. Die Kühlung wiederum fördert die Schrumpfung, und die Konvektion steigt. Mit der inneren Energiequelle, der Gravitationsenergie, strahlt der Planet mehr Wärme ab, als er von der Sonne erhält, und zwar um das 1,7-fache.


Die chemische Zusammensetzung des Jupiter gleicht der Sonne: Im wesentlichen besteht er aus Wasserstoff. Wenn dieses Gas unter extrem hohen Druck steht, wie es im Planeteninneren der Fall ist, so verschwindet der Unterschied zwischen der gasförmigen und flüssigen Phase. Dies passiert jenseits eines sogenannten "kritischen Punktes". Er wird erreicht, wenn die Energiedichte eines H-Atoms aufgrund des Druckes so hoch wird, dass es ionisiert wird. Das Elektron kann sich im Gas frei bewegen. Das Wasserstoffgas bekommt dann metallische Eigenschaften. In diesem Zustand ist Wasserstoff ein hervorragender elektrischer Leiter. Die inneren Strömungen des metallischen H-Gases generieren schließlich das gewaltige Magnetfeld des Jupiter.


Der innereste Kern dürfte eine Gesteinskugel sein, in der sich die schweren Elemente zusammengefunden haben. Die Masse des Kerns vermutet man zu etwa 20 Erdmassen, die auf Drücke von rund 20 Millionen bar komprimiert sind. Dies geht aus Gravitationsmessungen der Raumsonden hervor und soll mit der künftigen Mission Juno weiter präzisiert werden. Im Vergleich zur Gesamtgröße des Planeten wirkt der Kern freilich winzig.

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