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Sind Uranus und Neptun eher Gesteinsriesen als Eisriesen?
Redaktion
/ Pressemitteilung der Universität Zürich
astronews.com
11.
Dezember 2025
Bisher schienen die Planeten in unserem Sonnensystem einer
bestimmten Ordnung zu folgen: Nach den Gesteinsplaneten im inneren Sonnensystem
kamen mit Jupiter und Saturn zwei Gasriesen und schließlich mit Uranus und
Neptun zwei Eisriesen. Ein Forschungsteam stellt dies nun infrage: Die
Zusammensetzung von Uranus und Neptun könnte felsiger und weniger eisig sein als
bisher angenommen.
Uranus könnte je nach Modellannahmen ein
Eisriese (links) oder ein Gesteinsriese (rechts) sein.
Bild: Keck Institute for Space
Studies / Chuck Carter [Großansicht] |
Die acht Planeten unseres Sonnensystems werden in der Regel anhand ihrer
Zusammensetzung in drei Kategorien unterteilt: In der Nähe der Sonne befinden
sich die vier terrestrischen Gesteinsplaneten (Merkur, Venus, Erde und Mars),
gefolgt von den beiden Gasriesen (Jupiter und Saturn) und schließlich den beiden
Eisriesen (Uranus und Neptun). Laut neuen Untersuchungen von Forschenden der
Universität Zürich (UZH) und des schweizerischen Nationalen
Forschungsschwerpunkts PlanetS könnten Uranus und Neptun eher felsig statt eisig
sein. Die Forschenden stellen damit die bisherige Annahme in Frage, die die
beiden Planeten einzig als eisreich bezeichneten. Dies deckt sich auch mit dem
kürzlichen Befund, dass der Zwergplanet Pluto in seiner Zusammensetzung
überwiegend aus Gestein besteht.
Zuerst entwickelte das Team ein neues Modell, um das Innere von Uranus und
Neptun zu simulieren. "Die Einstufung als Eisriesen ist möglicherweise zu stark
vereinfacht, da die beiden Planeten nur unzureichend verstanden werden", sagt
Luca Morf, UZH-Doktorand und Hauptautor der Studie. "Physikalische Modelle
gingen bisher von zu vielen Annahmen aus und empirische Modelle waren zu
vereinfachend. Wir haben beide Ansätze kombiniert, um neue, neutrale und
physikalisch konsistente Modelle zu erhalten", so Morf.
Die Forschenden begannen zuerst mit einem zufälligen Dichteprofil für das
Innere des Planeten. Sie berechneten das planetare Gravitationsfeld, das mit den
Beobachtungsdaten übereinstimmte, und leiteten daraus eine mögliche
Zusammensetzung ab. Schließlich wurde der gesamte Prozess viele Male wiederholt,
um die bestmögliche Übereinstimmung zwischen den Modellen und den Beobachtungen
zu erzielen. Auf diese Weise stellte das Team sicher, dass ihr Modell den
Gesetzen der Physik entspricht – wie dem Gleichgewicht zwischen Schwerkraft,
inneren Druckkräften sowie Thermodynamik.
Dank des neuen Modells fand das UZH-Team heraus, dass die mögliche
Zusammensetzung im Inneren der "Eisriesen" unseres Sonnensystems keineswegs auf
Eis beschränkt ist – typischerweise dargestellt durch Wasser oder andere
flüchtige Materialien. "Das hatten wir vor fast 15 Jahren erstmals vermutet, nun
verfügen wir endlich über den rechnerischen Beleg", sagt Ravit Helled,
UZH-Professorin am Institut für Astrophysik sowie Direktorin von UZH Space.
Die Studie bringt auch neue Erkenntnisse zum Magnetfeld der beiden äußeren
Planeten des Sonnensystems. Während auf der Erde klare Nord- und Südpole
bestehen, sind die Magnetfelder von Uranus und Neptun chaotischer und haben mehr
als nur zwei Pole. "Wir haben zudem festgestellt, dass das Magnetfeld des Uranus
tiefer liegen könnte als dasjenige von Neptun", erklärt Helled.
Die Ergebnisse sind zwar vielversprechend, dennoch bleibt eine gewisse
Unsicherheit. "Physiker verstehen noch immer kaum, wie sich Materialien unter
den Druck- und Temperaturbedingungen im Inneren eines Planeten verhalten. Dies
könnte unsere Ergebnisse beeinflussen", sagt Morf, der die Modelle noch
erweitern möchte. Generell ebnen die Studienergebnisse den Weg für neue mögliche
Szenarien, wie die beiden Planeten im Inneren zusammengesetzt sind. "Sowohl
Uranus als auch Neptun könnten je nach Modellannahmen Gesteinsriesen oder
Eisriesen sein. Die derzeitigen Daten reichen jedoch nicht aus, um die beiden
Varianten zu unterscheiden. Dazu bräuchte es wohl gezielte Missionen zu Uranus
und Neptun", sagt Helled.
Die Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift Astronomy &
Astrophysics
veröffentlicht.
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