Jupiter – ein Heavy-Metal-Planet?

Ein internationales Team von Astronom*innen, darunter Michaël Bazot aus der Gruppe „Theory and Observations of Stars“ (TOS) am HITS, hat herausgefunden, dass die Gashülle des Jupiters nicht homogen verteilt ist. Der innere Teil enthält mehr Metalle als die äußeren Teile, und kilometergroße Körper – Planetesimale – müssen bei der Entstehung des Jupiters eine Rolle gespielt haben.

Als die NASA-Raumfahrtmission „Juno“ im Jahr 2016 den Jupiter erreichte, ermöglichte sie uns einen Blick auf die Schönheit des größten Planeten unseres Sonnensystems, auf den großen roten Fleck und die Wirbelstürme, die an Bilder von Vincent van Gogh erinnern. Die Hülle des Planeten, die sich unter der dünnen sichtbaren Schicht befindet, ist jedoch nicht sofort erkennbar. Dennoch kann „Juno“ uns über Jupiter ins Bild setzen, indem sie die Anziehungskraft an verschiedenen Stellen des Jupiters misst. Dies gibt den Astronom*innen Aufschluss über die Zusammensetzung des Inneren, das sich von der Oberfläche unterscheidet.

Ein internationales Team von Astronom*innen unter der Leitung von Yamila Miguel (SRON Netherlands Institute for Space Research /Leiden Observatory) fand nun heraus, dass die Gashülle nicht so homogen und gut durchmischt ist, wie bisher angenommen. Stattdessen gibt es eine stärkere Kontraktion der „Metalle“ – Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium – in Richtung des Planetenkerns. Um zu ihren Schlussfolgerungen zu gelangen, erstellten die Forschenden eine Reihe von theoretischen Modellen, die die von Juno gemessenen Beobachtungsbedingungen beachten.

Das Team untersuchte die Verteilung der Metalle auf Hinweise zur Entstehung von Jupiter. Der HITS-Forscher Michaël Bazot (TOS-Gruppe), Zweitautor der Studie, entwickelte den statistischen Algorithmus, mit dem die mehreren Millionen Jupitermodelle erstellt wurden, die für eine aussagekräftige Untersuchung des Planeteninneren erforderlich waren.

Die Wissenschaftler*innen fanden heraus, dass die Metalle nicht gleichmäßig über die Hülle verteilt sind: Der Anteil der Metalle im inneren Teil des Jupiters ist höher als in den äußeren Teilen. Die Gesamtmenge an Metallen beträgt zwischen 11 und 30 Erdmassen. Das Resultat, dass der innere Teil der Hülle mehr schwere Elemente enthält als der äußere Teil, bedeutet, dass die Menge nach außen hin mit einem Gradienten abnimmt, anstatt dass die Hülle homogen durchmischt ist. „Früher dachten wir, dass der Jupiter durch Konvektion wie kochendes Wasser vollständig durchmischt ist“, sagt Miguel. „Aber unsere Ergebnisse zeigen das Gegenteil.“

Publikation:
Y. Miguel, M. Bazot, T. Guillot, S. Howard, E. Galanti, Y. Kaspi, W. B. Hubbard, B. Militzer, R. Helled, S. K. Atreya, J. E. P. Connerney, D. Durante, L. Kulowski, J. I. Lunine, D. Stevenson, S. Bolton, ‘Jupiter’s inhomogeneous envelope’, Astronomy & Astrophysics, Volume 662, June 2022. https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/06/aa43207-22/aa43207-22.html

Wissenschaftlicher Kontakt:

Michaël Bazot, TOS group
Heidelberger Institut für Theoretische Studien

Yamila Miguel, SRON / Leiden Observatory, Niederlande
https://www.yamilamiguel.com/#
Y.Miguel@sron.nl

SRON Pressemitteilung (auf niederländisch)