Blick ins Innere von Uranus und Neptun

Die von außen beobachtbaren heftigen Winde in den Atmosphären von Uranus und Neptun toben lediglich in einer maximal tausend Kilometer tiefen Zone. Das zeigt die genaue Analyse des Schwerefelds der Planeten. Nach irdischen Maßstäben mag das viel erscheinen, doch für die beiden rund 50.000 Kilometer durchmessenden Planeten ist es nur eine vergleichsweise dünne Zone. Es handele sich bei den Strömungen folglich nicht um tief in das Innere der Planeten reichende Zirkulationen, so das Forscherteam im Fachblatt „Science“.

Schematische Darstellung der Winde auf Neptun

Um einen Blick in das Innere der beiden stets von einer dichten Wolkendecke verhüllten Planeten zu werfen, haben Yohai Kaspi vom Weizmann Institut für Wissenschaften im israelischen Rehovot und seine Kollegen die Bahn von Voyager 2 ausgewertet. Die amerikanische Raumsonde war 1986 an Uranus und 1989 an Neptun vorbei geflogen. „Als Ursache für messbare Störungen des Schwerefelds kommen zwei Arten von Masse-Anomalien infrage“, erläutern die Forscher: „die schnelle Rotation, die zu einer Abplattung der Planeten führt, und Dichteschwankungen durch schnelle Winde.“

Da die Form des Planeten bekannt ist, konnten Kaspi und sein Team aus Bahnstörungen des Raumfahrzeugs auf die Tiefe der bis zu 1600 Kilometer pro Stunde schnellen Winde schließen: „Die Dynamik ist auf eine dünne Wetterschicht beschränkt, die auf beiden Planeten maximal tausend Kilometer tief reicht.“ Das bedeute allerdings nicht zwingend, dass die Winde durch die Sonnenstrahlung von außen angetrieben werden. Die Forscher betonen, dass bei Neptun der Wärmefluss aus dem Inneren 1,6-mal größer ist als der Zustrom von der Sonne.

Für Jupiter und Saturn, die ebenfalls starke atmosphärische Strömungen aufweisen, konnten Kaspi und seine Kollegen bislang keine derartige Analyse vornehmen. Grund dafür ist, dass die Winde bei den beiden Riesenplaneten erheblich stärker mit der geografischen Breite variieren als bei Uranus und Neptun, was zu zusätzlichen Störungen des Schwerefeldes führt. Die Forscher hoffen jedoch, dass ausreichend genaue Messungen beim Jupiter mit der Juno-Sonde möglich sind, die 2016 den Planeten erreicht. Beim Saturn setzen sie auf die Sonde Cassini, die nach dem Ende ihrer erfolgreichen Mission 2017 in eine polare Umlaufbahn um den Planeten gelenkt werden soll.