Der zwischen dem Saturn und Neptun liegende Uranus nimmt eine Sonderstellung unter den Planeten unseres Sonnensystems ein. Während die Rotationsachse der meisten Planeten senkrecht zu ihrer Umlaufbahnebene steht, hat Uranus einen extremen Neigungswinkel von 98 Grad.
Uranus: Sonderling in unserem Sonnensystem
Vermutlich aufgrund einer Kollision in der Vergangenheit ist er regelrecht auf die Seite gekippt. Zudem ist seine Umlaufbahn entgegengesetzt zu der der anderen Planeten.
Außerdem verfügt der Uranus über eine Ungewöhnlichkeit in seiner oberen Atmosphäre, der sogenannten Thermosphären-Korona. Die Temperatur in dieser Region liegt rätselhafter Weise bei über 500 Grad Celsius.
Während sich die Thermosphären-Korona bei anderen Planeten bis zu 10.000 Kilometern über der Oberfläche erstreckt, ist sie beim Uranus mit bis zu 50.000 km Kilometern über der Oberfläche deutlich größer.
Kontinuierliche Temperaturmessung zeigt Abkühlung
Ebenso rätselhaft ist, dass seine Temperatur schnell sinkt. Als die Raumsonde Voyager 2 1986 am Uranus vorbeiflog, wurde die Temperatur der Thermosphäre erstmals gemessen. In den folgenden Jahrzehnten haben bodengestützte Teleskope kontinuierlich die Temperatur des Uranus gemessen.
Alle diese Messungen zeigen, dass die obere Atmosphäre des Planeten immer stärker abkühlt und inzwischen nur noch halb so hoch wie bei der Erstmessung ist. Kein anderer Planet unseres Systems zeigt eine solche Veränderung.
Saisonale Effekte konnten bereits als Ursache für den Temperaturabfall ausgeschlossen werden. Auch der elfjährige Sonnenzyklus, bei dem sich das Energieniveau der Sonne ändert, hat offenbar keinen Einfluss auf die Abkühlung des Uranus.
Sonnenwind mit veränderten Eigenschaften
Eine neue Studie eines Teams des Imperial College London um den Hauptautor Dr. Adam Masters vom Fachbereich Physik schlägt nun eine neue Erklärung für die Temperaturverschiebung vor. Dr. Masters Team geht davon aus, dass es die Sonnenwindenergie ist, die wahrscheinlich die Temperatur der Thermosphäre des Uranus bestimmt und dabei für die Abkühlung sorgt.
Der Sonnenwind ist ein Strom geladener Teilchen, der aus der äußersten Schicht der Sonne, der mehrere Millionen Grad Celsius heißen Korona, stammt. Es handelt sich um ein Plasma, das hauptsächlich aus Elektronen und Protonen besteht, aber auch Atomkerne und schwere Ionen enthält.
„Diese offensichtlich sehr starke Kontrolle der oberen Atmosphäre des Uranus durch den Sonnenwind ist anders als bei jedem anderen Planeten in unserem Sonnensystem“, sagt Dr. Adams.
Photonen wärmen die Erde, aber nicht den Uranus
Dabei ist der Sonnenwind zwar ein kontinuierliches Phänomen, aber nicht gleichbleibend intensiv. Laut der Studie ist der durchschnittliche Auswärtsdruck des Sonnenwinds seit 1992 langsam, aber deutlich gesunken.
So kamen die Forscher:innen auf die Hypothese, dass die Temperatur des Uranus im Gegensatz zur Temperatur der Erde nicht durch Photonen gesteuert wird. Die Erde wird von Photonen der Sonne erwärmt, was die Grundlage für das Leben auf unserem Planeten darstellt.
Dabei schützt die Magnetosphäre unseres Planeten die Erde weitgehend vor dem Sonnenwind , hält aber Photonen nicht auf. Das funktioniert für den Uranus offenbar so nicht.
Sonnenwind kühlt Uranus ab
Mit fast drei Milliarden Kilometern Abstand ist der Uranus viel weiter von der Sonne entfernt als die Erde, die nur etwa 228 Millionen Kilometer entfernt ist. Deshalb reiche die Anzahl der Photonen, die Uranus erreichen, nicht aus, um den Planeten zu erwärmen.
Stattdessen ermögliche der abnehmende Sonnenwind eine Ausdehnung der Magnetosphäre des Uranus, meinen die Forscher:innen. Das wiederum führe dazu, dass der Sonnenwind den Planeten immer schlechter erreichen kann.
„Eine abnehmende kinetische Leistung des Sonnenwinds oder eine nahezu identische Gesamtleistung des Sonnenwinds sollte eine schwächere Erwärmung der Thermosphäre des Uranus bedeuten, was zu dem beobachteten langfristigen Temperaturrückgang führt“, so die Studie.
Das legt den Schluss nahe, dass bei sonnennahen Planeten wie der Erde das Sternenlicht die Temperatur der Thermosphäre steuert, während bei weiter entfernten Planeten der Sonnenwind den maßgeblichen Einfluss ausübt.
Erkenntnis kann sich auf die Suche nach bewohnbaren Planeten auswirken
Die Erkenntnis sagt uns nicht nur viel über den Uranus als Teil unseres Sonnensystems, sondern könnte sich auch auf die Suche nach der sogenannten Erde 2.0 auswirken. Denn, wenn diese Abkühlung durch den Sonnenwind hier stattfinden kann, kann sie auch anderswo stattfinden.
„Außerhalb des Sonnensystems impliziert diese Erklärung für die Abkühlung der Thermosphäre von Uranus, dass Exoplaneten, die Begleitsterne ohne starke lokale Antriebskraft (wie beim Jupiter) und mit ausreichend großen Magnetosphären haben, eine überwiegend elektrodynamische Wechselwirkung mit ihrem Mutterstern eingehen werden“, schreiben die Autor:innen.
Bei solchen Exoplaneten würde die thermische Entwicklung der oberen Atmosphäre ebenso stark vom Sternenwind und nicht von der Sternenstrahlung bestimmt. „Diese starke Wechselwirkung zwischen Stern und Planet bei Uranus könnte Auswirkungen darauf haben, ob verschiedene Exoplaneten in ihrem Inneren starke Magnetfelder erzeugen – ein wichtiger Faktor bei der Suche nach bewohnbaren Welten außerhalb unseres Sonnensystems“, resümiert Dr. Adams.
Die Arbeit kann im Detail im Wissenschaftsjournal Geophysical Review Letters nachgelesen werden.
Weil aller wahrscheinlichkeit sich der Wasserstoffgehalt in der Atmosphäre, von Planeten, je weiter er weg ist, von der Sonne, sich auch um so kälter abkühlen wird, das sich wie eine Methangas ähnliche Flüssigkeit Verhält,… Richitg?
Warum wird denn auf dem obigen Foto rechts neben Uranus außerdem Neptun gezeigt?
Nicht die Umlaufbahn ist entgegengesetzt sondern die Rotation des Planeten, soweit ich weiß.