Die Spur der Planetenwanderung

Die Verteilung der Asteroiden zwischen Mars und Jupiter erlaubt Rückschlüsse auf eine Wanderung der großen Planeten im jungen Sonnensystem

Künstlerische Darstellung des Asteroidengürtels
Künstlerische Darstellung des Asteroidengürtels

Tucson (USA) - Die großen Gasplaneten in unserem Sonnensystem hatten in ihrer Entstehungsphase vermutlich andere Bahnen als heute. Computersimulationen des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter zeigen, dass die Wanderung der Riesenplaneten dort Spuren hinterlassen hat. In bestimmten Zonen gibt es heute weit weniger Asteroiden als ohne Planetenwanderung zu erwarten, berichten zwei amerikanische Forscher im Fachblatt "Nature".

"Wir haben umfangreiche Simulationen durchgeführt, bei denen wir zunächst den Asteroidengürtel gleichmäßig mit Testobjekten besetzt haben", erläutert David Minton von der University of Arizona. "Wir wollten wissen, inwieweit sich die Struktur des Asteroidengürtels allein durch die Schwerkraftwirkung der großen Planeten erklären lässt." Von besonderem Interesse waren dabei die so genannten Kirkwood-Lücken, Zonen, in denen durch Resonanzeffekte mit den Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn nahezu keine Asteroiden kreisen.

Ausgehend von den heutigen Planetenbahnen konnten Minton und seine Kollegin Renu Malhotra zwar die Kirkwood-Lücken reproduzieren, doch insgesamt lieferten die Simulationen den Forschern zu viele Asteroiden. Ein genauer Vergleich zeigte, dass die Modellrechnungen die reale Verteilung der Asteroiden auf der inneren Seite der Kirkwood-Lücken sehr gut wieder gab, auf der äußeren Seite dagegen deutlich zu viele Himmelskörper enthielt.

"Wir haben deshalb die Simulationen mit wandernden Planeten wiederholt", so Minton, "und siehe da, nach Ende der Wanderungsbewegung ähnelte die Verteilung in unserem Modell sehr viel besser dem heutigen Asteroidengürtel." In der Frühzeit des Sonnensystems ist Jupiter nach innen gewandert, während Saturn, Uranus und Neptun sich nach außen bewegt haben. Dadurch haben sich die Resonanzen der Jupiterbahn durch den Asteroidengürtel nach innen bewegt und auf der Außenseite der heutigen Kirkwood-Lücken Asteroiden aus dem Gürtel heraus geschleudert. Die endgültige Verteilung der Asteroiden hängt dabei davon ab, wie lange die Wanderungsphase der Planeten gedauert hat. Mit einer Verfeinerung der Simulation wollen Minton und Malhotra nun Aufschluss über die Dauer der Planetenwanderung und über die ursprünglichen Bahnen der Riesenplaneten erhalten.