🪐 Möglicherweise fehlen unserem Sonnensystem zwei Super-Erden

Die Umlaufbahnen unserer Planeten und ihrer Monde deuten darauf hin, dass in unserem Sonnensystem Planeten fehlen könnten.

Laut mehr als hundert Computersimulationen haben einst zwei zusätzliche Planeten in den äußeren Regionen des Sonnensystems ihre Bahnen gezogen, bevor sie in den interstellaren Raum geschleudert wurden. Ihre Passage hätte die Umlaufbahnen ihrer Nachbarn tiefgreifend umgestaltet.

Diese Hypothese stützt sich auf das bekannte „Modell von Nizza", das bereits 2005 vorgeschlagen wurde. Es beschreibt eine große Instabilität der heutigen Riesenplaneten – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun –, die von ihren ursprünglichen Positionen abgewandert sein sollen, um die uns bekannten Umlaufbahnen zu erreichen. Diese durch nahe Begegnungen verursachte Wanderung wäre somit der Ursprung der heutigen Konfiguration des Sonnensystems.


Eine überarbeitete Version des Modells zog bereits die Anwesenheit eines fünften Riesenplaneten in Betracht, der später ausgestoßen wurde. Die neue Studie geht noch weiter, indem sie systematisch die Auswirkungen dieser Begegnungen auf die Monde der heutigen Riesenplaneten untersucht.

Um mehr Klarheit zu gewinnen, durchforsteten die Forscher eine Datenbank von 100.000 Simulationen der Entwicklung des jungen Sonnensystems. Sie extrahierten 122, welche die endgültige Konfiguration der heutigen Riesenplaneten reproduzierten. In etwa zwei Fünfteln dieser Szenarien zählte das Sonnensystem fünf Riesenplaneten, in den anderen sechs – was den wahrscheinlichsten Fall darstellt. Indem sie die planetaren Begegnungen mit den vorhandenen Monden „nachspielten", konnten sie das Schicksal dieser Trabanten beobachten.

Die erzielten Ergebnisse sind überraschend. Die Simulationen mit zwei zusätzlichen Riesenplaneten stabilisierten die Jupitermonde, während solche mit nur einem zusätzlichen Riesenplaneten die Uranusmonde bewahrten. Mit anderen Worten: Die Satelliten von Jupiter und Uranus scheinen bei getrennten Ereignissen erhalten geblieben zu sein. Der orbitale Tanz der galileischen Jupitermonde – Io, Europa und Ganymed –, die derzeit in einer 1:2:4-Resonanz stehen, spricht für zwei zusätzliche Riesenplaneten.

Diese zusätzlichen Planeten, die zwischen den Gasriesen und Uranus wanderten, hätten die Uranusmonde destabilisiert. Folge: Zersplitterung ihrer Satelliten und Verdampfung flüchtiger Materialien wie Eis. Dieses Eis hätte sich dann auf den Überresten in der Umlaufbahn angesammelt, was erklärt, warum Miranda, ein Uranusmond, 50 % mehr Eis enthält als die anderen. Aber das ist nicht die einzige Spur: Zwei Simulationen schafften es, die Satelliten beider Planeten mit nur einem zusätzlichen Riesenplaneten zu erhalten. Zukünftige Arbeiten werden diese Hypothesen klären.

Was wissen wir über diese verschwundenen Planeten? Wenig, außer ihrer Masse. Im Szenario mit fünf Riesenplaneten hatte der einzige zusätzliche Planet eine Masse ähnlich der des Neptun. Bei sechs Riesenplaneten waren die beiden zusätzlichen Planeten „Super-Erden" mit Massen zwischen denen der Erde und des Neptun. Ihre physikalischen Eigenschaften ähnelten wahrscheinlich denen von Uranus und Neptun. Die Forscher werden die Uranusmonde weiterhin untersuchen, um Spuren dieser weit entfernten Störungen zu finden.