Jupiter hatte Wachstumsstörungen

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Bildquelle: Nasa

Jupiter, der größte Planet unseres Sonnensystems, ist im Verlauf einer zwei Millionen Jahre dauernden Phase erheblich langsamer gewachsen als zuvor angenommen. Das zeigt ein theoretisches Modell der Jupiter-Entstehung eines Forscherteams aus der Schweiz, mit dem sich zugleich bislang rätselhafte Meteoriten-Daten erklären lassen. Kollisionen mit kilometergroßen Felsbrocken erhitzten demnach den Ur-Jupiter so stark, dass er in dieser Zeit kaum Gas von außen sammeln konnte, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.

„Sehr genaue Messungen von Isotopen in Meteoriten haben jüngst gezeigt, dass es im jungen Sonnensystem zwei unterschiedliche Reservoire von kleinen Gesteinskörpern gab“, erläutern Yann Albert von der Universität Bern und seine Kollegen. „Diese Reservoire waren offenbar von einer bis drei Millionen Jahre nach der Entstehung der Sonne voneinander separiert.“ Die Trennung, so die gängige Erklärung, lag an der wachsenden Anziehungskraft des sich bildenden Riesenplaneten Jupiter. Simulationen zeigen jedoch, dass das nur möglich ist, wenn Jupiter in den ersten eine Million Jahren auf 20 Erdmassen angewachsen ist, in den nachfolgenden zwei Millionen Jahren aber relativ langsam nur auf 50 Millionen Erdmassen. Danach beschleunigte sich sein Wachstum wieder, bis er seine heutige Masse von 300 Erdmassen erreichte.

Dieses Szenario passt jedoch nicht zum gängigen Modell der Entstehung von Jupiter: Danach sammeln sich zunächst zentimetergroße Gesteinskörper und formen den Kern des Planeten. Erreicht er eine Masse von 20 Erdmassen, so kommt es durch die Schwerkraft zu einem sich selbst verstärkenden, rasanten Anwachsen des Planeten durch die Aufnahme von Gas aus der Umgebung. Was könnte dieses rasante Anwachsen verhindert haben? Dieser Frage gehen Alibert und seine Kollegen mit ihren neuen theoretischen Modellen nach.

Die Forscher konnten zeigen, dass der Zustrom von kilometergroßen Gesteinskörpern, die sich inzwischen im jungen Sonnensystem gebildet hatten, im Gegensatz zu den kleinen Steinchen zu einer starken Aufheizung des entstehenden Planeten führte. Die hohe Temperatur in dieser Phase verhinderte, dass der Ur-Jupiter leichte Gase an sich binden konnte. Erst, als der Zustrom an großen Gesteinskörpern nachließ, konnte daher Gas aus der Umgebung auf den Planeten strömen und ihn so wieder rasant auf seine endgültige Größe anwachsen lassen.

Quelle: doi.org/10.1038/s41550-018-0557-2

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