Kollisionen mit kilometergroßen Brocken waren dafür verantwortlich, dass der Jupiter über zwei Millionen Jahre nur langsam an Masse zulegte.
Bern – Über einen Zeitraum von zwei Millionen Jahre wuchs Jupiter nur langsam. Darauf hatten Untersuchungen an Meteoriten hingedeutet. Wie es dazu kam, haben Astronomen der Universitäten Bern und Zürich, sowie der ETH Zürich zu klären versucht. Mit einem neuen Modell haben sie die Entstehung des Gasriesen nachgezeichnet und das Rätsel gelöst.
"Wir konnten zeigen, dass Jupiter in verschiedenen Phasen gewachsen ist", fasste Julia Venturini von der Universität Zürich die Ergebnisse zusammen, die sie mit Kollegen im Fachblatt "Nature Astronomy" veröffentlicht hat. In diesen Phasen legte der Gasriese demnach nicht gleichmäßig an Masse zu.
Stagnierende Anreicherung
Zuerst sammelte der Planeten-Embryo kleine Seinchen von nur wenigen Zentimetern Größe und formte während der ersten Million Jahre rasch einen Planetenkern. In der zweiten Phase, den folgenden zwei Millionen Jahren, ging das Wachstum langsamer voran: Grund dafür war nach Angaben der Forscher, dass Kollisionen mit kilometergroßen Brocken nur langsam mehr Masse hinzufügten, dafür aber viel Energie lieferten.
Die Zusammenstöße mit diesen Brocken setzten Wärme frei. Die Wärme wiederum heizte die Gasatmosphäre des jungen Jupiter auf und verhinderte eine schnelle Abkühlung, Kontraktion und weitere Gasanreicherung. So lasse sich die relativ lange Zeitspanne erklären, die Jupiter im Massenbereich von 15 bis 50 Erdmassen zubrachte, wie die Forscher schreiben. Erst in der dritten Phase reicherten sich dann schließlich Gase an und machten Jupiter zum Gasriesen mit der rund 300-fachen Masse der Erde und einem Durchmesser von rund 143.000 Kilometern.
Umgelenkte Brocken
Die Studie angestoßen hatten neuere Messungen der Zusammensetzung von Meteoriten. Diese hatten ergeben, dass das junge Sonnensystem, als es noch eine Scheibe aus Staub und Gas war, in zwei Regionen aufgeteilt war. Offenbar habe der Jupiter dabei die teilende Barriere dargestellt.
Während zwei Millionen Jahren, als der Jupiter von 20 auf 50 Erdmassen heranwuchs, störte er offenbar die Staubscheibe und müsse eine Überdichtung erzeugt haben, so die Forscher. Die Folge war, dass sich Material außerhalb seiner Umlaufbahn nicht mit dem Material innerhalb seiner Umlaufbahn vermischen konnte. Diese Trennung bestand, bis Jupiter genug Masse angereichert hatte, um Gestein umzulenken und in die inneren Regionen des Sonnensystems zu streuen. (APA, red, 27.8.2018)