Jupiter erweist sich als inhomogen; Metallizität gibt Hinweise auf die Herkunft

Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Yamila Miguel (SRON/Leiden Observatory) hat herausgefunden, dass Jupiters Gashülle keine homogene Verteilung aufweist. Der innere Teil enthält mehr Metalle als die äußeren Teile, was insgesamt zwischen 11 und 30 Erdmassen ausmacht, was 3–9 % der Gesamtmasse des Jupiters entspricht. Das ist eine ausreichend hohe Metallizität, um den Schluss zu ziehen, dass kilometergroße Körper – Planetesimale – eine Rolle bei der Entstehung von Jupiter gespielt haben müssen. Es erscheint am 8. Juni in Astronomie & Astrophysik.

Als die Juno-Weltraummission der NASA 2016 am Jupiter ankam, erhaschten wir einen Blick auf die bemerkenswerte Schönheit des größten Planeten unseres Sonnensystems. Abgesehen vom berühmten Großen Roten Fleck stellt sich heraus, dass Jupiter von Wirbelstürmen übersät ist, was ihm fast das Aussehen und die Mystik eines Van-Gogh-Gemäldes verleiht. Die Hülle des Planeten unter der dünnen sichtbaren Schicht ist jedoch nicht sofort sichtbar. Dennoch ist Juno in der Lage, uns ein Bild zu zeichnen, indem sie die Anziehungskraft über verschiedenen Orten auf Jupiter wahrnimmt. Dies gibt Astronomen Informationen über die Zusammensetzung des Inneren, das nicht dem entspricht, was wir an der Oberfläche sehen.

Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Yamila Miguel (SRON/Leiden Observatory) fand nun heraus, dass die Gashülle nicht so homogen und gut durchmischt ist wie bisher angenommen. Stattdessen hat es eine stärkere Kontraktion von Metallen – Elementen, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind – in Richtung des Zentrums des Planeten. Um zu ihren Schlussfolgerungen zu gelangen, baute das Team eine Reihe theoretischer Modelle, die sich an die von Juno gemessenen Beobachtungsbeschränkungen halten.

Das Team untersuchte die Verteilung von Metallen, weil es ihnen Informationen darüber gibt, wie Jupiter entstanden ist. Es stellt sich heraus, dass die Metalle nicht homogen über die Hülle verteilt sind, mit mehr im inneren Teil als in den äußeren Teilen. Die Summe summiert sich auf Metalle im Wert von 11 bis 30 Erdmassen. Miguel: „Es gibt zwei Mechanismen für einen Gasriesen wie Jupiter, um während seiner Entstehung Metalle zu gewinnen: durch die Akkretion von kleinen Kieselsteinen oder größeren Planetesimalen. Wir wissen, dass ein Babyplanet, sobald er groß genug ist, beginnt, Kieselsteine ​​auszustoßen. Der Reichtum an Metalle im Jupiter, die wir jetzt sehen, ist vorher unmöglich zu erreichen. Daher können wir das Szenario mit nur Kieselsteinen als Feststoffen während der Entstehung des Jupiters ausschließen. Planetesimale sind zu groß, um blockiert zu werden, also müssen sie eine Rolle gespielt haben.“

Die Feststellung, dass der innere Teil der Hülle mehr schwere Elemente enthält als der äußere Teil, bedeutet, dass die Häufigkeit nach außen hin mit einem Gradienten abnimmt, anstatt dass es eine homogene Mischung über die Hülle gibt. „Früher dachten wir, dass Jupiter eine Konvektion hat, wie kochendes Wasser, wodurch es vollständig gemischt wird“, sagt Miguel. „Aber unser Befund zeigt etwas anderes.“