Jupiters weicher Kern

Seit 2016 umkreist die Raumsonde Juno den Riesenplaneten Jupiter. Ihre Messungen zeigen, dass sich die schweren Elemente des Kerns bis etwa zur Hälfte des Planetenradius mit den leichten Elementen des Mantels vermischt haben. Nun fanden Forscher eine mögliche Erklärung für den bislang rätselhaften weichen Kern des Gasplaneten: Ein frontaler Zusammenstoß des jungen Jupiters mit einem Planetesimal – einem Planetenbaustein des jungen Sonnensystems – zerstörte vermutlich den ursprünglich harten Kern, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Der verdünnte Kern Jupiters und die Anreicherung seines inneren Mantels mit schweren Elementen stellt das Standardmodell der Planetenentstehung vor Probleme“, stellen Shang-Fei Liu von der Sun-Yat-sen-Universität und seine Kollegen fest. Denn eigentlich gingen die Forscher davon aus, dass sich bei der Entstehung von Jupiter zunächst ein harter Kern aus schweren Elementen bildete und danach der Mantel und die Hülle aus Wasserstoff und Helium. Mithilfe von Computersimulationen zeigten Liu und seine Kollegen nun, dass eine frontale Kollision mit einem Planetesimal von der Größe des heutigen Planeten Uranus vermutlich den ursprünglichen Kern zerstörte und in einen weichen Kern verwandelte. „Und dieser verdünnte Kern bleibt über Milliarden von Jahren hinweg erhalten“, so die Forscher.

Dass Kollisionen eine wichtige Rolle in der Frühgeschichte des Sonnensystems spielten, zeigen nicht nur die vielen Krater auf den Oberflächen der inneren Planeten, sondern auch die großen Neigungen der Rotationsachsen von Saturn, Uranus und Neptun im äußeren Sonnensystem. Allerdings schien Jupiter mit seiner geringen Achsenneigung von nur drei Grad solchen Kollisionen entgangen zu sein. Die Computersimulationen der Forscher zeigen jetzt allerdings, dass frontale Zusammenstöße mit großen Planetesimalen häufiger waren als angenommen.

Solche Kollisionen sind möglicherweise nicht nur für unser Sonnensystem bedeutend, sondern auch für die Entstehungsgeschichte von Planeten anderer Sterne. So könnten frontale Zusammenstöße erklären, wie heiße Jupiter entstehen – also Exoplaneten mit engerer Umlaufbahn und daher höherer Oberflächentemperatur als Jupiter aber ähnlicher Masse. Denn bislang ist unklar, warum diese großen Gasplaneten teilweise über Hundert Erdmassen an schweren Elementen enthalten.