Forscher der Universität Zürich haben mit einem neuen numerischen Rahmen die Annahmen zur Innenstruktur von Uranus und Neptun grundlegend hinterfragt. Das Team um Doktorand Luca Morf, initiiert von Professor Ravit Helled, verband physikalisch basierte Modelle mit empirischen Ansätzen, um „agnostische“ und zugleich physikalisch konsistente Lösungen zu erzielen. Helled hatte eine solche Idee bereits vor fast 15 Jahren angedeutet.
Technisch beginnt die Methode mit einem zufälligen Dichteprofil des Planetinneren. Aus diesem Profil wird das zugehörige Gravitationsfeld berechnet und mit den Beobachtungsdaten abgeglichen. Aus der Übereinstimmung leiten die Forschenden mögliche Zusammensetzungen ab; diesen Zyklus wiederholen sie vielfach, um das Lösungsspektrum zu erkunden. So fanden sie, dass die Innenzusammensetzung nicht zwingend von Eis (meist durch Wasser modelliert) dominiert sein muss.
Das neue Lösungsspektrum lässt sowohl wasserreiche als auch gesteinsreiche Innenaufbauten zu und passt zu Befunden, dass etwa Pluto gesteinsdominiert ist. Außerdem liefern die Modelle Erklärungen für die ungewöhnlichen, nicht-dipolaren Magnetfelder: sogenannte ionische Wasserschichten können dort Dynamos erzeugen, die die Beobachtungen erklären; dem Modell zufolge entsteht das Magnetfeld von Uranus tiefer als das von Neptun. Unsicherheiten bleiben allerdings, weil das Verhalten von Material unter extremem Druck und hoher Temperatur kaum bekannt ist. Die Autorinnen und Autoren betonen, dass die derzeitigen Daten nicht ausreichen, um endgültig zu entscheiden, und fordern gezielte Missionen zu Uranus und Neptun.
Die Studie wurde in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht. Quelle: Universität Zürich.
Schwierige Wörter
- numerisch — Mit Zahlen oder mathematischen Verfahren berechnet.numerischen
- Innenstruktur — Aufbau und Schichtung im Inneren eines Planeten.
- empirisch — Auf Beobachtungen und Daten beruhend.empirischen
- agnostisch — Nicht festgelegt auf ein bestimmtes Modell.agnostische
- Dichteprofil — Verteilung der Masse pro Volumen im Inneren.
- Gravitationsfeld — Kraftfeld, das durch die Masse eines Körpers wirkt.
- Lösungsspektrum — Reihe möglicher Ergebnisse oder Modelle.
- Dynamo — Mechanismus, der ein Magnetfeld erzeugt.Dynamos
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Diskussionsfragen
- Welche Vor- und Nachteile sehen Sie bei einem „agnostischen“ Ansatz für Planetenmodelle?
- Warum fordern die Autorinnen und Autoren gezielte Missionen zu Uranus und Neptun? Nennen Sie Gründe aus dem Text.
- Wie könnten neue Daten zum Verhalten von Material unter extremem Druck und hoher Temperatur die Modelle verändern?
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