Unsere Erde hat keine besondere Stellung im All. An diese Erkenntnis von Kopernikus, Galilei und Kepler erinnert das Internationale Jahr der Astronomie 2009. Und nicht nur das: Seit der Entdeckung von bislang rund dreihundert Exoplaneten wissen Astronomen, dass auch unser Sonnensystem nichts Besonderes ist. Auch andere Sterne werden von Planeten umkreist oder sind zumindest von einer protoplanetaren Scheibe umgeben, einer Wolke aus Gas und Staub, aus der Planeten entstehen können. Diese Vergleichsmöglichkeiten zwischen unserem und anderen Sonnensystemen hat zu der Erkenntnis geführt, dass unseres eigentlich viel zu leicht und damit zu leer ist. Es fehlt an Masse, damit sich die acht Planeten, die Asteroiden und all die Kleinplaneten bilden konnten, die wir heute beobachten. Aus dem, was da ist, hätte unser Sonnensystem eigentlich gar nicht entstehen können.
"Die bisherigen Modelle haben nicht berücksichtigt, dass bei der Bildung der Planeten auch eine ganze Menge Gas und Staub entwichen ist. Benachbarte Sterne haben durch ihre UV-Strahlung Gas am äußeren Rand der Gaswolke erhitzt und zum Verdampfen gebracht. Wir sehen in anderen Sonnensystem, wie viel Gas am Anfang vorhanden ist, aber unsere Planeten verfügen über deutlich weniger Gas, als es ihrer Masse und damit ihrer Anziehungskraft entspräche."
Steve Desch von der Schule für Erd- und Weltraumwissenschaften der Arizona State University in Tempe hat das Modell zur Entstehung unseres Sonnensystems deswegen überarbeitet. Es müsse demnach deutlich mehr Ausgangsmasse vorhanden gewesen sein, als bislang angenommen, auch wenn diese Massen heute nicht mehr zu beobachten sind. Anders sei beispielsweise die Bildung der äußeren Gasplaneten Uranus und Neptun nicht zu erklären.
"Uranus und Neptun bestehen aus so viel Wasserstoff und Helium, wie es der gesamten Masse der Erde entspricht, vielleicht sogar doppelt so viel. Wasserstoff und Helium sind jedoch sehr leichte Gase, die sich nur schwer an Planeten binden lassen. Sie tendieren dahin, sich zu verflüchtigen, so wie ein Helium-Ballon sich von der Erdoberfläche entfernen will. Es bedarf eines Planeten von mindestens zehnfacher Erdmasse, um diese Gase per Schwerkraft an sich zu binden. Uranus und Neptun mussten also in der Zeit auf die zehnfache Masse der Erde anwachsen, als noch genügend freier Wasserstoff und freies Helium in der Gaswolke vorhanden waren. Dies war aber nur in den ersten zehn Millionen Jahren nach Entstehung unseres Sonnensystems der Fall."
Daraus folgt erstens, dass mehr Masse in Form von Gas im frühen Sonnensystem vorhanden gewesen sein muss, und zweitens, dass sich Uranus und Neptun näher an der Sonne gebildet haben müssen, wo sich früher mehr Masse angesammelt hat. Uranus und Neptun hätten dann ihre Positionen getauscht, wobei sich Neptun fast doppelt so weit von seinem Entstehungsort entfernt habe und heute der äußerste Planet ist. Mit ihm sei all das Gas nach außen gewandert, das heute fehlt, so Steve Desch.
"Zunächst war die Gas- und Staubwolke zusammengestürzt und es haben sich die Sonne und die Planeten gebildet. Übrig blieb eine flache, rotierende Scheibe, die die natürliche Tendenz hat, sich spiralförmig auszudehnen. Ihre Bewegungsenergie bleibt so erhalten, während sich am Rand Teile lösen. Von innen wurde so lange Nachschub geliefert und nach außen befördert, bis alles Material aufgebraucht war und sich die ursprüngliche Wolke aufgelöst hatte."
Übrig blieb das Sonnensystem, wie wir es heute kennen, das jedoch mit seinem ursprünglichen Erscheinungsbild nur noch wenig gemein hat.
"Die bisherigen Modelle haben nicht berücksichtigt, dass bei der Bildung der Planeten auch eine ganze Menge Gas und Staub entwichen ist. Benachbarte Sterne haben durch ihre UV-Strahlung Gas am äußeren Rand der Gaswolke erhitzt und zum Verdampfen gebracht. Wir sehen in anderen Sonnensystem, wie viel Gas am Anfang vorhanden ist, aber unsere Planeten verfügen über deutlich weniger Gas, als es ihrer Masse und damit ihrer Anziehungskraft entspräche."
Steve Desch von der Schule für Erd- und Weltraumwissenschaften der Arizona State University in Tempe hat das Modell zur Entstehung unseres Sonnensystems deswegen überarbeitet. Es müsse demnach deutlich mehr Ausgangsmasse vorhanden gewesen sein, als bislang angenommen, auch wenn diese Massen heute nicht mehr zu beobachten sind. Anders sei beispielsweise die Bildung der äußeren Gasplaneten Uranus und Neptun nicht zu erklären.
"Uranus und Neptun bestehen aus so viel Wasserstoff und Helium, wie es der gesamten Masse der Erde entspricht, vielleicht sogar doppelt so viel. Wasserstoff und Helium sind jedoch sehr leichte Gase, die sich nur schwer an Planeten binden lassen. Sie tendieren dahin, sich zu verflüchtigen, so wie ein Helium-Ballon sich von der Erdoberfläche entfernen will. Es bedarf eines Planeten von mindestens zehnfacher Erdmasse, um diese Gase per Schwerkraft an sich zu binden. Uranus und Neptun mussten also in der Zeit auf die zehnfache Masse der Erde anwachsen, als noch genügend freier Wasserstoff und freies Helium in der Gaswolke vorhanden waren. Dies war aber nur in den ersten zehn Millionen Jahren nach Entstehung unseres Sonnensystems der Fall."
Daraus folgt erstens, dass mehr Masse in Form von Gas im frühen Sonnensystem vorhanden gewesen sein muss, und zweitens, dass sich Uranus und Neptun näher an der Sonne gebildet haben müssen, wo sich früher mehr Masse angesammelt hat. Uranus und Neptun hätten dann ihre Positionen getauscht, wobei sich Neptun fast doppelt so weit von seinem Entstehungsort entfernt habe und heute der äußerste Planet ist. Mit ihm sei all das Gas nach außen gewandert, das heute fehlt, so Steve Desch.
"Zunächst war die Gas- und Staubwolke zusammengestürzt und es haben sich die Sonne und die Planeten gebildet. Übrig blieb eine flache, rotierende Scheibe, die die natürliche Tendenz hat, sich spiralförmig auszudehnen. Ihre Bewegungsenergie bleibt so erhalten, während sich am Rand Teile lösen. Von innen wurde so lange Nachschub geliefert und nach außen befördert, bis alles Material aufgebraucht war und sich die ursprüngliche Wolke aufgelöst hatte."
Übrig blieb das Sonnensystem, wie wir es heute kennen, das jedoch mit seinem ursprünglichen Erscheinungsbild nur noch wenig gemein hat.