Wenn man von Gesteinsplaneten spricht, stellt man sich oft die Erde vor: einen dichten Metallkern, einen Silikatmantel und eine dĂŒnne AtmosphĂ€re. Doch diese vertraute Struktur könnte im Universum eine Ausnahme sein, so eine neue Studie, die beim Astrophysical Journal eingereicht wurde.
Astronomen haben lange angenommen, dass felsige Exoplaneten dem gleichen Schema wie unser Sonnensystem folgen. Doch die meisten Planeten, die um andere Sterne entdeckt wurden, sind Unter-Neptune oder Super-Erden â Welten, die gröĂer als die Erde, aber kleiner als Neptun sind. Ihre Entstehung hĂ€tte Ă€hnlich verlaufen sollen, mit Eisen im Zentrum, Silikat darĂŒber und Wasserstoff an der OberflĂ€che. Nur ist die RealitĂ€t ganz anders.
Bild: Argonne National Laboratory / Flickr / CC 2.0
Im Inneren dieser Planeten verĂ€ndern extreme DrĂŒcke und Temperaturen die Spielregeln. Oberhalb von 4000 Grad Kelvin werden Wasserstoff und geschmolzenes Silikat vollstĂ€ndig mischbar, wie Wasser und Alkohol. Sie bilden nicht mehr zwei getrennte Schichten, sondern ein einheitliches, homogenes Fluid. Wenn ein Planet mehr als ein Prozent seiner Masse an Wasserstoff ansammelt, wird sein Inneres zu einer einzigen Mischung aus Eisen, Silikat und Wasserstoff â ohne getrennten Kern oder Mantel.
Diese homogene Struktur hat weitreichende Auswirkungen auf die Entwicklung des Planeten: Sie beeinflusst seine AbkĂŒhlung, seine FĂ€higkeit, seine AtmosphĂ€re zu halten, und wie sich sein Radius im Laufe der Zeit verĂ€ndert. Die Autoren der Studie zeigen, dass dieses Mischbarkeitsmodell auf natĂŒrliche Weise rĂ€tselhafte Beobachtungen erklĂ€rt, wie die âRadiuskluftâ, die Super-Erden von Unter-Neptunen trennt, sowie die AbhĂ€ngigkeit des Radius von der Umlaufzeit.
Aus dieser Arbeit ergibt sich eine ĂŒberprĂŒfbare Vorhersage: Wenn sich Wasserstoff allmĂ€hlich aus dem Inneren löst und der AtmosphĂ€re zufĂŒhrt, sollten junge Unter-Neptune stĂ€rker aufgeblĂ€ht erscheinen, als es ihrem Alter entspricht. Aktuelle Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop und zukĂŒnftige Transitmissionen könnten diese Signatur bald bestĂ€tigen oder widerlegen.
NatĂŒrlich bleiben Vorbehalte. Das Modell stĂŒtzt sich auf theoretische Extrapolationen des Verhaltens von Wasserstoff, Silikat und Eisen unter Bedingungen, die im Labor noch nicht zugĂ€nglich sind, auch wenn die Experimente zu hohen DrĂŒcken Fortschritte machen. Die internen WĂ€rmebilanzen bleiben unsicher, und der verwendete statistische Ansatz kann nur ein wahrscheinliches Bild liefern, keine Gewissheit.
Letztendlich ist die Behauptung kĂŒhn: Der hĂ€ufigste Planet der Galaxie könnte der Erde in keiner Weise Ă€hneln. Die Vorstellung eines Planetenkerns â dieses kleinen, dichten, metallischen Herzens, das wir fĂŒr selbstverstĂ€ndlich halten â könnte eher die Ausnahme als die Regel sein. In diesem Szenario wĂ€re unser eigener Planet das MerkwĂŒrdige.