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9 überzeugende Fakten über Neptun

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Neptun ist wie ein himmlisches Farbmuster: ein atemberaubendes Königsblau, das Aufmerksamkeit erfordert. Der achte Planet im Sonnensystem ist eine Hälfte des Eisriesensystems (die andere Hälfte ist Uranus) und gehört zu den mysteriösesten Welten, die unsere Sonne umkreisen. Trini Radio sprach mit Mark Hofstadter, einem Planetenwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, um mehr über diesen weniger bekannten Planeten zu erfahren. Hier sind ein paar Dinge, die Sie vielleicht nicht wissen.

1. ES HAT SECHS RINGE UND 14 MONDE, VON DENEN EINER GEYSERE IN DEN RAUM STRAHLEN HAT.

Neptun ist etwa 30-mal weiter von der Sonne entfernt (2,8 Milliarden Meilen bis 93 Millionen Meilen) – der am weitesten entfernte im Sonnensystem (abgesehen von den Zwergplaneten). Seine effektive Temperatur beträgt laut NASA -353°F. Seine Masse ist 17,1 mal so groß wie die der Erde, und er ist groß (aber nicht jupitergroß) mit einem Äquatorradius von 15.300 Meilen. Neptun ist von sechs Ringen umgeben und hat 14 Monde, von denen einer geologisch aktiv ist und Geysire in den Weltraum schleudert. (Plumes sind ideal für Probenahmen; anstatt einen Lander zu bauen, können Sie einfach ein wissenschaftliches Raumschiff direkt durch sie fliegen.) Ein Neptun-Tag ist mit 16,11 Stunden kurz, aber seine Jahre sind eine andere Geschichte.

2. IM JAHR 2011 MARKIERTE DIE MENSCHHEIT NEPTUNES „ERSTEN“ GEBURTSTAG.

Es ist unmöglich, Neptun mit bloßem Auge zu sehen. Galileo zeichnete seine Existenz erstmals mit seinem Teleskop auf, identifizierte ihn jedoch als einen Stern, der durch seine langsame Umlaufbahn irregeführt wurde. Im 19. Jahrhundert bemerkten Astronomen eine Aberration in der Umlaufbahn von Uranus, und Urbain Joseph Le Verrier, ein französischer Mathematiker, machte sich an das Problem. Mit Stift und Papier berechnete er nicht nur die Existenz eines Planeten, sondern auch seine Masse und Position. 1846 machte Johann Gottfried Galle die Beobachtung auf Wunsch von Le Verrier und fand tatsächlich einen Planeten. Ein paar Wochen später beobachtete er auch Triton, Neptuns größten Mond.

Es dauerte 165 Jahre, bis ein ganzes neptunisches Jahr verstrichen war. Deshalb haben wir 2011 Neptuns „ersten“ Geburtstag gefeiert.

3. ES WIRD EIN EISRIESE GENANNT … ABER ES HAT NICHT VIEL EIS.

Hofstadter erzählt Trini Radio, dass die beiden Planeten, bis die Raumsonde Voyager 2 Ende der 1980er Jahre Neptun und Uranus besuchte, für kleine Jupiter gehalten wurden. 'Es stellte sich heraus, dass sie sich grundlegend von Jupiter unterscheiden', sagt er. 'Sie bestehen zu etwa zwei Dritteln aus Wasser, und dann haben sie etwas Gestein und eine Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium.'

Das „Eis“ in „Eisriesen“ bezieht sich auf ihre Entstehung im interstellaren Medium. „Bei der Modellierung der Entstehung des Sonnensystems werden die Dinge mehr oder weniger in drei Kategorien eingeteilt: Gas, Gestein oder Eis“, sagt Hofstadter. Im interstellaren Raum gibt es Helium oder Wasserstoff nicht als Feststoff oder Flüssigkeit, also sind sie die Gase. Sie bilden Planeten wie Jupiter. Silikate und Eisen hingegen sind fest und existieren als Staubpartikel, die beispielsweise von Supernovae ausgeblasen werden. Sie bilden Orte wie die Erde. Dann gibt es Moleküle „dazwischen“ wie Wasser, Methan oder Ammoniak. Je nach Temperatur und Druck vor Ort kann es sich um Wasserdampf oder festes Eis handeln. Das nennt man – Sie haben es erraten – das Eis.

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'Als Planetenforscher herausfanden, dass Neptun und Uranus hauptsächlich aus Wasser und Methan zu bestehen scheinen, nannten sie sie 'Eisriesen', erklärt Hofstadter. Aber der Name ist irreführend, denn heute gibt es auf diesen Planeten nur noch sehr wenig Eis. „Als sie sich bildeten, kam das Wasser wahrscheinlich als Eis herein“, sagt er. 'Jetzt ist es aber im Inneren heiß genug, dass fast das gesamte Wasser dort flüssig ist.'



Neptuns blauer Farbton? Das liegt an dem Methan in seiner Atmosphäre.

4. ES HAT EINEN FESTEN KERN, UMGEBEN VON EINEM OZEAN. DER REST IST EIN GEHEIMNIS.

… aber kein flüssiges Wasser wie auf der Erde. Die inneren Strukturen von Neptun und Uranus gehören zu den größten Fragen, denen sich Planetenwissenschaftler heute stellen müssen. Das konventionelle Denken ist, dass es in jedem ihrer Zentren einen felsigen Kern gibt, der von einer ausgedehnten Ozeanregion umgeben ist. Eine Wasserstoff- und Heliumatmosphäre umfasst die äußere Schicht. 'Da ist einMengeAtmosphäre zu schaffen, bevor man auf den Ozean trifft', sagt Hofstadter. „Es ist tief genug, dass es unter extrem hohen Drücken und Temperaturen steht. Es ist wahrscheinlich ein hochreaktiver ionischer Ozean.' Das Wasser existiert in einem sogenannten überkritischen Zustand: „Es verhält sich nicht so wie das Wasser in unseren Ozeanen. Es ist wahrscheinlich leitend und enthält viele freie Elektronen.'

5. DIE BILDUNG VON NEPTUNE IST EINE DER GROßEN HIMMLISCHEN UNBEKANNTEN.

Wenn sich Planeten bilden, kommen zuerst Festkörper zusammen. Wenn eine feste Kugel groß genug wird, kann sie Gas gravitativ einfangen – und es gibt viel mehr Gas als Gestein. Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Ding im Universum. „Sobald man einen felsigen Kern hat, der groß genug ist, um Gas einzuschließen, kann ein Planet sehr schnell wachsen und sehr groß werden“, sagt Hofstadter. Im inneren Sonnensystem, wo es nicht so viel Gas gab oder Eis nicht fest war, gab es die terrestrischen Planeten. Im äußeren Sonnensystem, wo es Gestein und festes Eis gab, bildeten sich schnell große Kerne und begannen, das gesamte Gas um sie herum aufzusaugen. So bekommt man Monsterplaneten wie Jupiter und Saturn.

Wie sich dies auf Neptun (und Uranus) bezieht: Ein Stern hat bei seiner Entstehung eine Phase, in der er einen enorm starken Sternwind hat und das gesamte Gas effektiv wegbläst. 'Wenn Jupiter und Saturn in einer Umgebung mit endlosen Gasvorräten gewesen wären, wären sie groß genug geworden, um irgendwann Sterne zu werden', sagt Hofstadter. 'Aber die Idee ist, die Sonne hat sich irgendwie eingeschaltet und das ganze Gas weggeblasen, und Jupiter und Saturn wurde ihr Wachstum abgeschnitten.'

Neptun und Uranus haben große Kerne, die groß genug sind, um Gas einzuschließen. Die Frage ist also, warum sie nicht wie Jupiter und Saturn wurden? „Jupiter und Saturn bestehen zu 80 Masse-% aus Gas. Warum sind Uranus und Neptun so etwas wie 10 Prozent Gas? Warum haben sie nicht mehr gefangen?'

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Die erste Theorie beinhaltet Glück. „Die Idee ist, nun, für Uranus und Neptun wurden ihre Kerne groß genug, um Gas genau zu dem Zeitpunkt einzuschließen, als die Sonne anfing, das gesamte Gas wegzublasen. Es gab nicht genug, und sie konnten nicht mehr fangen“, sagt Hofstadter. Es ist möglich, dass dies ein- oder vielleicht zweimal bei der Entstehung eines Sonnensystems passiert, was Uranus und Neptun erklärt. Aber die Erforschung von Exoplaneten hat dieses Denken auf den Kopf gestellt. „Wenn man sich in unserer Galaxie umschaut und sieht, wie viele Eisriesen es gibt, kann man das kaum glaubenjederSonnensystem da draußen hatte das Glück, Planeten zu haben, die große Kerne bildeten, als ihre Sterne begannen, das gesamte Gas wegzublasen“, betont er. „Dies ist also eine grundlegende Frage: Wie entstehen Eisriesen? Und wir verstehen nicht.'

6. NEPTUNES RINGE SIND Klumpig.

Im Gegensatz zu den Saturnringen sind die sechs Neptunringe dünn, jung und dunkel. Ihre Farbe ist auf ihre Zusammensetzung zurückzuführen: strahlungsverarbeitetes organisches Material. Einer der Ringe weist drei dicke, deutliche Klumpen mit den Namen Liberty, Equality und Fraternity auf. Die Klumpen sind ein Rätsel: Die Gesetze der Physik schreiben vor, dass sie gleichmäßig verteilt werden sollten, wie Sie bei Uranus sehen, aber da sind sie, kleine Klumpen im Weltraum. (Vor dem Besuch von Voyager 2 waren nur die Klumpen sichtbar und wurden Bögen genannt, Teil eines unvollständigen Rings.) Die wahrscheinlichste Ursache für die Unregelmäßigkeit des Rings ist die Einmischung der Gravitation durch den Mond Galatea.

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7. MEHR ÜBER DIESEN MOND MIT GEYSERN …

Triton, Neptuns größter Mond, gilt als ähnlich wie Pluto: ein Objekt aus dem Kuipergürtel (dem Ring aus eisigen Körpern jenseits von Neptun). „Es wurde zufällig von Neptun eingefangen“, sagt Hofstadter. „Es ist ein faszinierendes Objekt zu studieren, weil es ein Kuipergürtel-Objekt ist, aber es ist auch interessant, weil es aktiv ist. Wir sehen auf Triton viel Geologie, genau wie auf Pluto. Als die Voyager vorbeiflog – in nur wenigen Minuten – sah sie zufällig Geysire sprudeln.

Als Triton in die Umlaufbahn um Neptun aufgenommen wurde – Sie können sehen, wie es den Planeten im obigen Video umkreist – wurden alle einheimischen neptunischen Satelliten zerstört. Sie trafen entweder auf Neptun und wurden absorbiert, oder sie wurden aus dem neptunischen System ausgestoßen.

8. ES HAT EINEN „GROSSEN DUNKLEN SPOT“.

So wie Jupiter einen Großen Roten Fleck hat, hat Neptun einen Großen Dunklen Fleck. Sie sind beide antizyklonische Stürme, obwohl der Punkt des Jupiter Jahrhunderte alt ist, ist der Punkt des Neptun nur von kurzer Dauer. Es scheint zu kommen und zu gehen. Bemerkenswert ist, dass der Große Dunkle Fleck sogar atemberaubende weiße Wolken über Neptun erzeugte, ähnlich wie sich Zirruswolken aus Zyklonen auf der Erde bilden.

9. WIR WAREN EINMAL dort, WOLLEN ABER WIEDER ZURÜCK.

Nur eine Raumsonde hat Neptun besucht: Voyager 2 im Jahr 1989. Das Foto von Neptun oben wurde während dieser Mission aufgenommen; Tatsächlich ist es wahrscheinlich die Quelle jedes Bildes von Neptun, das Sie jemals gesehen haben. So ziemlich alles, was Wissenschaftler über die Welt wissen, stammt aus diesem Vorbeiflug und aus Teleskopbeobachtungen. Das James-Webb-Weltraumteleskop [PDF], das 2019 startet, wird neue Eisriesen-Wissenschaft erschließen, darunter die Kartierung von Wolkenstrukturen, die Beobachtung von Polarlichtern und die Untersuchung der atmosphärischen Dynamik nach dem Einschlag.

Einige Dinge, wie eine detaillierte atmosphärische Zusammensetzung oder eine Untersuchung seiner Satelliten, können jedoch nur von einem Raumfahrzeug am System durchgeführt werden. Planetenwissenschaftler entwickeln heute Missionen der Flaggschiff-Klasse, um sowohl Neptun als auch Uranus zu besuchen. Eine Mission mit Eisriesen gilt nach einer Mission zur Rückkehr von Marsproben und einem Europa-Orbiter als eine der obersten Prioritäten der planetarischen Wissenschaftsgemeinschaft. Mars 2020, das im gleichnamigen Jahr auf den Markt kommt, ist ein Rover zum Zwischenspeichern von Proben (die Rückgabe dieser Proben zur Erde wartet auf eine zukünftige Mission); Inzwischen wurde der Europa Clipper von der NASA genehmigt und befindet sich bereits in der Entwicklung. Damit sind Neptun und Uranus die nächsten in der Reihe. Eine Mission zu diesen Planeten müsste spätestens 2034 starten, damit ihre Umlaufbahnen sie nicht außer Reichweite bringen.