Simulationen zur Entstehung des Sonnensystems waren weitgehend erfolgreich. Sie sind in der Lage, die Positionen aller großen Planeten zusammen mit ihren Bahnparametern zu replizieren. Aber aktuelle Simulationen haben extreme Schwierigkeiten, die Massen der vier terrestrischen Planeten richtig zu bestimmen, insbesondere Merkur. Eine neue Studie legt nahe, dass wir den Riesenplaneten mehr Aufmerksamkeit schenken müssen, um die Entwicklung der kleineren zu verstehen.
Von allen felsigen inneren Planeten des Sonnensystems ist Merkur der seltsamste. Es hat nicht nur die geringste Masse, sondern im Vergleich zu seiner Größe auch den größten Kern. Dies stellt eine große Herausforderung für Simulationen der Planetenentstehung dar, da es schwierig ist, einen so großen Kern zu bauen, ohne dass ein proportional größerer Planet mitwächst.
Ein Team von Astronomen untersuchte kürzlich mehrere Möglichkeiten, um die seltsamen Eigenschaften von Merkur zu erklären, indem es Simulationen der Entstehung des Sonnensystems durchführte. In den frühesten Tagen des Sonnensystems hatten wir statt einer ordentlichen Reihe von Planeten eine protoplanetare Scheibe aus Gas und Staub. Eingebettet in diese Scheibe waren Dutzende von Planetesimalen, die schließlich kollidieren und verschmelzen und zu Planeten heranwachsen würden.
Astronomen glauben, dass der innere Rand der protoplanetaren Scheibe wahrscheinlich relativ arm an Material war. Auch in diesem jungen System erschienen die Riesenplaneten nicht in ihren heutigen Umlaufbahnen. Stattdessen wanderten sie von dort, wo sie ursprünglich gegründet wurden, zu ihren aktuellen Positionen ab. Als sich diese Riesenplaneten bewegten, destabilisierten sie die innere Scheibe und entfernten möglicherweise noch mehr Material.
Kredit: Universum heute
Durch die Zusammenstellung dieser Ideen konnten die Astronomen eine Entstehungsgeschichte von Merkur aufbauen. Ursprünglich enthielt die innere protoplanetare Scheibe viele Planetesimale, aber als sich die Riesenplaneten bewegten und wanderten, zogen sie viel Planetenbaumaterial mit sich. Die verbleibenden Planetesimale kollidierten in einer Reihe häufiger Kollisionen, was dazu führte, dass viele Schwermetalle in den innersten Planeten geschüttet wurden und den großen Kern von Merkur bildeten.
Während die Modelle in der Lage waren, die Kerngröße von Merkur zu erfassen, konnten die Simulationen die Gesamtmasse des Planeten immer noch nicht richtig ermitteln. Die Simulationen erzeugten im Allgemeinen einen Merkur, der zwei- bis viermal massiver war, als er wirklich ist.
Es bleibt eine offene Frage, wie Merkur entstanden ist. Die Astronomen vermuten, dass wir den chemischen Eigenschaften der protoplanetaren Scheibe genauere Beachtung schenken müssen, insbesondere wie Staubkörner zusammenkleben und die intensive Strahlungsumgebung in der Umlaufbahn von Merkur überleben können.
Die Arbeit ist veröffentlicht auf der arXiv Preprint-Server.
Mehr Informationen:
Matthew S. Clement et al, Merkurbildung im frühen Instabilitätsszenario, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2301.09646