Gewaltige Wasserozeane im Innern von Neptun und Uranus?
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Berkely (USA) – Tief im Inneren der äußeren Planeten Uranus und Neptun könnten riesige Wasser-Wasserstoff-Ozeane verborgen sein, die dann die jüngst entdeckten magnetischen Eigenheiten der beiden Eisriesen erklären.
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Während der bislang einzigen Vorbeiflüge einer irdischen Sonde an den Planeten Uranus und Neptun, konnte Voyager-2 ungewöhnliche Magnetfelder messen, die sich von denen der anderen Riesenplaneten im Sonnensystem unterscheiden.
Rätsel um alte Voyager-Messungen
Während eine jüngste Forschungsarbeit nahelegt, dass Sonnenaktivität während der Voyager-Vorbeiflüge die Messungen bei Uranus verfälscht haben und so ein falsches Bild der beiden äußeren Eiswelten erzeugt haben könnte, ist es weiterhin schwierig, die Eigenarten dieser Magnetfelder zu erklären. Neue Forschungsergebnisse legen nun nahe, dass die magnetischen Eigenheiten von Uranus und Neptun durch Ozeanen unterhalb der Atmosphäre der Planeten erklärt werden könnten.
Neues Modell zum Planetenaufbau
Auf der Grundlage des Modells vom Aufbau von Riesenplaneten mit einem festen Kern, gefolgt von einer flüssigen Schicht und einer ebenfalls geschichteten gasförmigen Atmosphären hat Burkhard Militzer Professor für Geowissenschaften und Planetenforschung an der University of California in Berkeley ein Computermodell entwickelt, um das gemessene Magnetfeld zu erklären. Wie er im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS; DOI: 10.1073/pnas.2403981121) erläutert, legen die Ergebnisse dieser Simulationen, bei denen sich die Schichten nicht miteinander vermischen, nahe, dass sich unter der Atmosphäre der Planeten Schichten aus Wasser, Methan und Ammoniak befinden.
Demnach befinden sich direkt unter den atmosphärischen Wolkenschichten tiefe Wasserozeane mit darunterliegenden Schichten hochkomprimierter Flüssigkeiten aus öligem Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff, denen ein Teil des Wasserstoffs entzogen wurde. „Das verhält sich wie bei Öl und Wasser, nur dass hier das ‚Öl‘ nach unten sinkt, weil Wasserstoff entzogen wird“, erläutert Millitzer.
Diese nicht mischbaren Schichten könnten die Magnetfeder der Planeten erklären. Die Idee: „Wenn ein Planet von seiner Oberfläche aus nach innen abkühlt, sinkt kaltes und dichteres Material, während heißere Flüssigkeitsblasen wie kochendes Wasser aufsteigen – ein Prozess, der als Konvektion bezeichnet wird. Wenn das Innere elektrisch leitfähig ist, erzeugt eine dicke Schicht konvektierenden Materials ein Dipol-Magnetfeld, ähnlich einem Stabmagneten. Das Dipolfeld der Erde, das von ihrem flüssigen äußeren Eisenkern erzeugt wird, produziert ein Magnetfeld, das vom Nord- zum Südpol verläuft und der Grund dafür ist, dass Kompasse nach Norden zeigen.“
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Voyager 2 entdeckte jedoch, dass keiner der beiden Eisriesen ein solches Dipolfeld besitzt, sondern nur unorganisierte Magnetfelder. Das deutet darauf hin, dass es keine konvektive Bewegung von Material in einer dicken Schicht in den tiefen Innenräumen der Planeten gibt.
Verborgene Wasserozeane
Anhand seiner Modelle prognostiziert der Wissenschaftler, dass Uranus einen felsigen Kern von der Größe des Planeten Merkur besitzt. Dieser Kern ist von einer rund 8.000 Kilometer tiefen Kohlenwasserstoffe-reichen Schicht, umgeben von einer in etwa gleich dicken Wasserschicht. Diese wiederum ist von einer 5.000 Kilometer dicken Atmosphäre umgeben.
Copyright: Burkhard Militzer, UC Berkeley
Obwohl Neptun ähnlich groß wie Uranus ist, deutet das Modell hier auf eine dünnere Atmosphäre und einen größeren, etwa Mars-großen Kern. Aber auch hier gibt es zwei gleich tiefe Schichten aus Wasser und Kohlenwasserstoffen.
Laut Militzer stellt das neue Modell zumindest eine gute theoretische Grundlage für die unterschiedlichen Magnetfelder der beiden Planeten dar.
Besonders spannend: Planeten von der Größe von Uranus und Neptun – sogenannte Sub-Neptun-Planeten – gehören zu den bislang am häufigsten entdeckten Exoplaneten.
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Recherchequelle: US Berkeley
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