Jupiter und Saturn wanderten durchs Sonnensystem

Migration der Gasplaneten beeinflusste Entstehung des Asteroidengürtels und der terrestrischen Planeten

Jupiter
Jupiter

Boulder (USA) - Jupiter und Saturn haben die Entwicklung des jungen Sonnensystems stark beeinflusst. Die beiden Gasplaneten wanderten zunächst tief in das innere Sonnensystem hinein und anschließend wieder nach außen. Computersimulationen amerikanischer Forscher zeigen, welchen Effekt die Migrationsbewegung auf die Entstehung der inneren erdähnlichen Planeten und des Asteroidengürtels hatte. Die von den Wissenschaftlern in der Online-Ausgabe des Fachblatts "Nature" präsentierten Ergebnisse liefern sowohl eine Erklärung für die kleine Masse des Planeten Mars als auch für chemische Unterschiede innerhalb des Asteroidengürtels.

"Die Eigenschaften der erdähnlichen Planeten lassen sich am besten reproduzieren, wenn man bei Simulationen von einer Scheibe aus Planetesimalen ausgeht, die bei der heutigen Erdbahn endet", schreiben Kevin Walsh vom Southwest Research Institute in Boulder im US-Bundesstaat Colorado und seine Kollegen. Planetesimale sind zehn bis hundert Kilometer große Himmelskörper, aus denen zunächst 1000 bis 5000 Kilometer große Planeten-Vorläufer entstanden sind. Durch Zusammenstöße und Verschmelzungen entstanden daraus schließlich die heutigen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars.

Bislang gab es jedoch keine Erklärung dafür, warum die Scheibe aus Planetesimalen nur bis zur heutigen Erdbahn gereicht hat. Walsh und seine Kollegen gelang es nun zu zeigen, dass es die Migration des Planeten Jupiter ist, die zu dieser Begrenzung führt. Bei seiner Entstehung war der Gasplanet zunächst 3,5-mal weiter von der Sonne entfernt als die heutige Erde. Innerhalb von rund 100 Millionen Jahren verschob sich seine Bahn dann weit nach innen, bis auf den 1,5-fachen Abstand Erde-Sonne. Mit seiner Anziehungskraft "reinigte" der große Planet die Region bis zur heutigen Erdbahn von kleineren Himmelskörpern. Anschließend bewegte sich Jupiter wieder nach außen bis zu seiner heutigen Bahn, die etwa fünfmal so weit von der Sonne entfernt ist wie die Erdbahn.

Da es außerhalb der heutigen Erdbahn durch Jupiters Wanderung nun keine Planetesimale mehr gab, konnte der dort kreisende Mars nicht weiter anwachsen. Er blieb im Stadium des Planeten-Embryos stecken. Die Planetenwanderung liefert auch eine Erklärung dafür, warum die Himmelskörper im inneren und im äußeren Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter sich in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Die Asteroiden des inneren Gürtels stammen, so zeigen die Simulationen von Walsh und seinem Team, aus dem inneren Sonnensystem und wurden durch die Anziehungskraft Jupiters in ihre heutige Bahn gebracht. Die Asteroiden des äußeren Gürtels dagegen stammen aus dem äußeren Sonnensystem. Sie wurden durch Saturn, der eine ähnliche Wanderbewegung wie Jupiter vollzogen hat, bei seiner Migration nach außen aus ihren ursprünglichen Bahn geworfen.