Uranus und Neptun ähneln sich so sehr, dass sie oft als Zwillinge bezeichnet werden. Ihre Zusammensetzung könnte jedoch von zwei sehr unterschiedlichen Geschichten erzählen.
Diese beiden Planeten sind die am weitesten von der Sonne entfernten. Sie haben ähnliche Größen, eine bläuliche Farbe und dichte Atmosphären. Man nennt sie Eisriesen, weil sie unter anderem Wasser, Ammoniak und Methan enthalten – in Formen, die sich stark von denen unterscheiden, die wir auf der Erde kennen.
Uranus und Neptun im Vergleich zur Erde.
Lunar and Planetary Institute aus Houston, Texas, USA · CC BY 2.0
Lange Zeit dachten Astronomen, dass sie sich aus vergleichbaren Materialien in derselben großen Region des jungen Sonnensystems gebildet hätten. Eine neue Studie legt jedoch nahe, dass Neptun in den Tiefen seiner Atmosphäre deutlich mehr Sauerstoff besitzt als Uranus.
Die Forschenden untersuchten ein höher in ihren Atmosphären vorhandenes Gas: Kohlenmonoxid. Seine Menge liefert Hinweise auf chemische Elemente, die viel weiter unten verborgen sind.
Das Team verglich diese Beobachtungen mit Simulationen der Vorgänge in den Atmosphären. Dabei berücksichtigte es insbesondere die Bewegungen, die Gase zwischen verschiedenen Höhen transportieren, sowie die Unterschiede zwischen den Regionen der Planeten. Die Berechnungen zeigen, dass die tiefen Schichten Neptuns deutlich sauerstoffreicher sein dürften.
Als sich das Sonnensystem vor etwa 4,5 Milliarden Jahren bildete, variierte die Temperatur mit der Entfernung zur Sonne. Je nach Ort konnten Wasser und andere Stoffe zu festen Teilchen kondensieren oder gasförmig bleiben. Die für den Bau der Planeten verfügbaren Materialien waren daher nicht überall gleich.
Die Forschenden verglichen die geschätzten Zusammensetzungen mit Modellen des jungen Sonnensystems. Die Materialien, aus denen Neptun entstand, befanden sich deutlich näher an der Sonne als jene des Uranus. Die beiden Planeten wären demnach nicht unbedingt am selben Ort gewachsen, und eine planetare Migration könnte sie anschließend auf die Umlaufbahnen gebracht haben, die sie heute einnehmen.
Diese Erklärung muss jedoch noch überprüft werden. Die Berechnungen hängen insbesondere davon ab, wie schnell sich die Gase in den Atmosphären bewegen – etwas, das ohne Messungen vor Ort schwer zu bestimmen ist. Auch Unterschiede in ihrer späteren Entwicklung könnten eine Rolle gespielt haben.
Die Wissenschaftler benötigen neue Beobachtungen und vor allem eine Sonde, die Uranus aus der Nähe untersuchen kann. Die Ähnlichkeiten – oder Unterschiede – zwischen den beiden Planeten verbergen vielleicht einen wichtigen Teil der Geschichte unseres Sonnensystems.