Wie ein katastrophaler Absturz die Neigung des Ur-Uranus verursachte

Seltsame Dinge ereigneten sich vor langer Zeit in unserem ursprünglichen Sonnensystem. In dieser alten Zeit gab es turbulente, gewalttätige Zusammenstöße und Zusammenstöße zwischen urzeitlichen Objekten, die während der turbulenten Jugend unseres Sonnensystems eine wahre „kosmische Schießbude“ schufen – als neugeborene Welten um unsere junge Sonne kollidierten. Jahrzehntelang hielten Astronomen die bläulich-grüne Eisriese Planet Uranus zu einer langweiligen und gesichtslosen Welt, die fast vollständig frei von den bunten Bändern und wirbelnden Stürmen ist, die die drei anderen gasförmigen Riesenplaneten kennzeichnen, die das äußere Königreich unseres Sonnensystems bewohnen. Trotzdem könnte Uranus wirklich der interessanteste Planet in den äußeren Grenzen unseres Sonnensystems sein. Im Juli 2018 gab ein Team von Astronomen bekannt, dass ihre neue Studie dieser fälschlicherweise „stumpfen“ grünlich-blauen Welt enthüllt, dass Uranus von einem massiven Protoplaneten, der etwa doppelt so groß wie die Erde ist, zertrümmert wurde, was dazu führte, dass der tragische Riesenplanet kippte, und das könnte auch die eisigen Temperaturen erklären.

Wie viele verlegene Erwachsene hat Uranus versucht, seine turbulente Jugend geheim zu halten. Das Team wissenschaftlicher Detektive weigerte sich jedoch, Uranus vor ihren neugierigen Blicken verbergen zu lassen, was während seiner flammenden Jugend geschah. Die Astronomen untersuchten, wie Uranus auf die Seite gekippt wurde und welche Folgen ein riesiger Einschlag für die Entwicklung des mysteriösen Planeten gehabt hätte.

Das Team führte die ersten hochauflösenden Computersimulationen durch, die eine Vielzahl von massiven Zusammenstößen zwischen den Grüns zeigten Eisriese und ein weiteres Objekt, als unser Sonnensystem jung war. Die Astronomen taten dies, um herauszufinden, wie diese wirklich seltsame Welt zu dem Sonderling wurde, der sie heute ist.

Die neue Forschung bestätigt eine frühere Studie, die zeigte, dass die geneigte Position von Uranus durch eine Kollision mit einem massiven Körper – wahrscheinlich einem jungen – verursacht wurde Protoplanet bestehend aus Gestein und Eis – während der uralten Entstehung unseres Sonnensystems vor etwa 4,56 Milliarden Jahren.

Die neuen Simulationen zeigen auch, dass Trümmer des unglücklichen Impaktors nahe dem Rand der Eisschicht des Uranus eine dünne Schale bilden und so die aus dem Kern des Planeten ausströmende Wärme einsperren könnten. Die Erfassung dieser inneren Wärme könnte zum Teil dazu beitragen, zu beantworten, warum die äußere Atmosphäre von Uranus laut den Forschern viel kälter ist, als sie sein sollte.

Eine mysteriöse und missverstandene Welt

Im dunklen, kalten Reich der vier gasförmigen Riesenplaneten, weit weg von der Hitze und dem Licht unserer Sonne, herrscht Uranus in Pracht, umgeben von einem Gefolge winziger gefrorener Monde aus funkelnden Eis und umgeben von einem eleganten System schlanker dunkler Ringe. Einige Planetenwissenschaftler haben sogar vorgeschlagen, dass sich unter der dicken Gasatmosphäre des Uranus ein verborgenes Herz aus Diamant verbirgt. In der kalten Dämmerung der äußeren Regionen unseres Sonnensystems wirft Uranus einen eindringlichen, unheimlichen grünlichen Schatten auf das chaotische, durcheinandergebrachte Eis seines kleinen, gefrorenen, zerbrochenen Mondes. Miranda. Dieser winzige Mond wurde möglicherweise vor sehr langer Zeit von einem abstürzenden Objekt gesprengt, um dann wieder zusammengezogen zu werden. Dieses zweite Mal, Miranda wurde als eine Sphäre aus bizarren, chaotischen Eisbrocken wiedergeboren, die von der unerbittlichen Anziehungskraft der gnadenlosen Schwerkraft zusammengehalten werden.

Uranus, der siebte Planet unserer Sonne, wird als ein kategorisiert Eisriesenplanet, zusammen mit dem dunkelblauen, schönen und gebänderten Neptun – dem achten großen Planeten unserer Sonne. Im äußeren Königreich unseres Sterns, die beiden Gasriesen–Jupiter und Saturn–sind viel größer als die Eisriesen. Dieses riesige Duo sind riesige Gasbälle, die möglicherweise nur sehr kleine feste Kerne unter ihrer extrem schweren und dicken Atmosphäre enthalten. Einige Planetenwissenschaftler haben sogar vorgeschlagen, dass Jupiter und Saturn möglicherweise überhaupt keine festen Oberflächen haben und dass sie es wirklich sind alle gasförmige Atmosphäre! Uranus und Neptun, der kleinere – wenn auch immer noch riesig –Eisriesen, vermutlich größere Gesteins-Eis-Kerne enthalten als Jupiter und Saturn, und verhältnismäßig dünne Atmosphären.

Uranus und Neptun sind in ihrer Zusammensetzung ähnlich und beide Eisriesen haben eine andere chemische Zusammensetzung als Jupiter und Saturn. Die Atmosphäre des Uranus ähnelt der der beiden Gasriesen in seiner Hauptzusammensetzung aus Wasserstoff und Helium, enthält jedoch mehr „Eis“ wie Ammoniak, Methan und Wassereis sowie Spuren anderer Kohlenwasserstoffe. Uranus besitzt auch die kälteste planetarische Atmosphäre in unserem Sonnensystem mit einer Mindesttemperatur von -371 Grad Fahrenheit. Es hat auch eine komplizierte, geschichtete Wolkenstruktur, wobei Wasser die unterste Wolkenschicht bildet, während Methan die oberste Wolkenschicht bildet. Das verborgene Innere von Uranus besteht hauptsächlich aus Eis und Gestein.

Wie Jupiter, Saturn und Neptun besitzt Uranus ein Ringsystem, eine Magnetosphäre und viele Monde. Das Uransystem weist jedoch aufgrund seiner bizarren Rotationsachse eine einzigartige Konfiguration unter denen der anderen Planeten auf, die tatsächlich seitwärts geneigt ist, fast in die Ebene seiner Umlaufbahn um unseren Stern. Der Nord- und Südpol des Uranus befinden sich daher dort, wo die meisten anderen Planeten ihren Äquator haben. 1986 entstanden Bilder aus der Reise Voyager 2 enthüllte Uranus im sichtbaren Licht als eine fast gesichtslose Welt – ohne die schönen Wolkenbänder oder wirbelnden Stürme, die mit den drei anderen Riesenplaneten verbunden sind. Beobachtungen von Uranus von der Erde aus zeigten jedoch saisonale Veränderungen und eine Zunahme der Wetteraktivität, als sich Uranus 2007 seiner Tagundnachtgleiche näherte. Wilde Windgeschwindigkeiten können mit 560 Meilen pro Stunde brüllen.

Uranus ist der einzige große Planet in der Familie unserer Sonne, dessen Name direkt von einer Figur aus der antiken griechischen Mythologie abgeleitet ist. Der Name Uranus ist die latinisierte Version des griechischen Gottes Ouranos. Wie die anderen Planeten, die in der Antike gesichtet wurden, ist Uranus mit bloßem Auge sichtbar. Aufgrund seiner langsamen Umlaufbahn und seiner Schwäche wurde er jedoch von alten Himmelsbeobachtern nicht als Planet erkannt. Der in Deutschland geborene britische Astronom Sir William Herschel (1738-1822) gab am 13. März 1781 seine Entdeckung als Planet bekannt und erweiterte damit zum ersten Mal in der Geschichte die Grenzen unseres Sonnensystems und machte Uranus zum ersten mit einem Teleskop entdeckten Planeten .

Viele Astronomen sind sich fast sicher, dass die Eisriese Duo, Uranus und Neptun, wurden nicht dort geboren, wo sie jetzt zu sehen sind – mit 19 und 30 Astronomische Einheiten (AU) von der Sonne bzw. Einer ZU entspricht der mittleren Entfernung zwischen Erde und Sonne, die etwa 93.000.000 Meilen beträgt. Die Akkretionsprozesse, die in unserem neugeborenen Sonnensystem Planeten in voller Größe bildeten, arbeiteten weiter von unserem Stern entfernt viel langsamer, wo die beiden Eisriesen befinden sich jetzt. Das Wirbeln, Wirbeln protoplanetare Akkretionsscheibe, bestehend aus Gas und Staub, war in dieser fernen Region viel zu dünn, als dass sich Planeten dieser enormen Größe so schnell bilden könnten wie in den viel wärmeren und dichteren Regionen der Akkretionsscheibe näher an der Hitze und dem Licht, das von unserem Stern ausgeht.

Daher fällt es Astronomen schwer zu erklären, wie Uranus und Neptun zu Riesen hätten heranwachsen können, wenn sie beide an ihrem aktuellen Standort weit von unserer Sonne geboren worden wären. Dies liegt daran, dass protoplanetare Akkretionsscheibe hätte sich aufgelöst, lange bevor sich Welten dieser enormen Größe in dieser fernen, kalten Zwielichtregion bilden konnten. Stattdessen schlagen viele Astronomen vor, dass sich die Kerne von Uranus und Neptun näher an der jungen Sonne gebildet haben und später zu ihren aktuellen, weiter entfernten Standorten gereist sind.

Das ursprüngliche Sonnensystem war ein gewalttätiger Ort, an dem Objekte aller Größen, sowohl felsige als auch eisige, ständig ineinander schossen und sich in Fragmente zerschmetterten. Auf der helleren Seite trafen sich diese alten Objekte jedoch manchmal sanft genug, um sich selbst zu verschmelzen und so immer größere und größere zu erschaffen größer Körper. Diese wachsenden Objekte wurden von Kieselsteingröße über Berggröße bis hin zu Planetengröße. Gelegentlich schleuderten wandernde Planeten in dieser „kosmischen Schießbude“ einige andere Planeten in andere Regionen unseres Sonnensystems – wo sie verheerende Schäden anrichteten. Aus diesem Grund schlagen einige Astronomen vor, dass sich die Kerne von Uranus und Neptun in derselben Region, näher an unserer Sonne, gebildet haben wie die Gasriesen Jupiter und Saturn. Das Duo von Eisriesen wanderte dann aufgrund von Gravitationswechselwirkungen nach außen in weiter entfernte Bahnen.

Tatsächlich gibt es eindeutige Anzeichen dafür, dass im äußeren Sonnensystem vor langer Zeit einige sehr seltsame Dinge passiert sind. Uranus zum Beispiel weist diese bizarre Umlaufbahn auf, die viel stärker geneigt ist als jeder andere Planet unserer Sonnenfamilie.

Antike Kollision

Die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems Eisriese duo ist eines der wichtigsten unbeantworteten Geheimnisse der Astronomie. Es ist jedoch bekannt, dass es bei der Entstehung dieser äußersten Riesenplaneten häufig zu Riesenkollisionen kam, was einen wichtigen Hinweis auf ihre Entstehung liefert.

Dr. Jacob Kegerreis, Erstautor der Studie von 2018, erklärte in einem 3. Juli 2018 Pressemitteilung der Universität Durham dass „Uranus sich auf seiner Seite dreht, wobei seine Achse fast im rechten Winkel zu denen aller anderen Planeten im Sonnensystem zeigt. Dies wurde mit ziemlicher Sicherheit durch einen riesigen Einschlag verursacht, aber wir wissen sehr wenig darüber, wie dies tatsächlich geschah und wie“ andernfalls wirkte sich ein solch gewalttätiges Ereignis auf den Planeten aus. Wir haben mehr als 50 verschiedene Einschlagsszenarien mit einem leistungsstarken Supercomputer durchgeführt, um zu sehen, ob wir die Bedingungen, die die Evolution des Planeten prägten, nachbilden können. Unsere Ergebnisse bestätigen, dass das wahrscheinlichste Ergebnis war, dass die Jungen Uranus war in eine katastrophale Kollision mit einem Objekt verwickelt, das die doppelte Masse der Erde, wenn nicht sogar größer, auf die Seite schlug und die Ereignisse in Gang setzte, die dazu beigetragen haben, den Planeten zu erschaffen, den wir heute sehen.“ Dr. Kegerreis ist Astronom an der Durham University Institut für Computergestützte Kosmologie.

Aber, Wie hat Uranus es geschafft, seine Atmosphäre zu halten, wenn man hätte erwarten können, dass eine heftige Kollision ihn schreiend in den interplanetaren Raum entsenden würde?

Nach den neuen Simulationen kann diese Frage endlich beantwortet werden. Nach den neuen Forschungen hat das Einschlagsobjekt dem jungen Planeten einen streifenden Schlag versetzt. Die Kollision war verheerend genug, um die Neigung von Uranus zu beeinflussen. Der Planet war jedoch immer noch in der Lage, den größten Teil seiner Atmosphäre im Griff zu behalten.

Die neue Forschung könnte auch dazu beitragen, ein weiteres Rätsel zu erklären, das mit der Bildung der Ringe und Monde des Uranus zu tun hat. Wissenschaftler haben seit langem vermutet, dass Uranus infolge einer katastrophalen Kollision mit einem Uranus auf die Seite geschleudert wurde Protoplanet. Das Problem mit dieser Theorie ist jedoch, dass sie nicht erklären kann, warum sich die vielen Monde des Uranus relativ zu ihren Bahnebenen seitwärts drehen und fast genau mit der seltsamen Neigung ihres Planeten von 98 Grad übereinstimmen. Um sich vorzustellen, wie seltsam die Neigung von Uranus im Vergleich ist, ist die Rotationsachse der Erde um 23 Grad geneigt; Jupiters 3 Grad; Saturns 26 Grad und Neptuns 29 Grad. Eine einzelne Kollision hätte alle Monde zurückgelassen, die sich dann aus einem Ring von Materialien, der Uranus umkreist, anwachsen ließen und sich in die entgegengesetzte Richtung von ihrer gegenwärtigen Rotationsrichtung drehen würden.

Die Supercomputer-Simulationen der Studie von 2018 liefern eine Antwort auf dieses faszinierende Rätsel und deuten darauf hin, dass der Einschlag Gestein und Eis in die Umlaufbahn um Uranus geschossen haben könnte. Danach könnten sich Gestein und Eis zu den inneren Monden des Planeten verschmelzen und vielleicht sogar die Rotation aller bereits existierenden Monde ändern, die sich bereits in ihrer Umlaufbahn befinden Eisriese Planet.

Uranus ähnelt der häufigsten Art von Exoplaneten, das sind fremde Planeten, die einen Stern jenseits unserer eigenen Sonne umkreisen. Das Astronomenteam hofft, dass seine Ergebnisse dazu beitragen werden, neues Licht auf die Entwicklung dieser seltsamen Welten zu werfen und auch zu unserem wissenschaftlichen Verständnis ihrer chemischen Zusammensetzung beizutragen.

Der Co-Autor der Studie, Dr. Luis Teodoro, vom BAER/NASA Ames Research Center in Moffett Field, Kalifornien, kommentierte im 3. Juli 2018 Pressemitteilung der Universität Warwick dass „Alle Beweise deuten darauf hin, dass riesige Einschläge während der Planetenentstehung häufig sind, und mit dieser Art von Forschung gewinnen wir jetzt mehr Einblick in ihre Auswirkungen auf potenziell bewohnbare Exoplaneten.“

Die Ergebnisse werden in der Ausgabe vom 2. Juli 2018 von . veröffentlicht Das Astrophysikalische Journal, unter dem Titel Folgen riesiger Einschläge auf den frühen Uranus für Rotation, innere Struktur, Trümmer und atmosphärische Erosion.

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