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Der Planet Neptun | Copyright: NASA

Darmstadt/ Deutschland - Dass der äußerste Planet des Sonnensystems im Kern teilweise aus Wassermolekülen besteht ist Forschern schon länger bekannt, wie sich Wasser jedoch unter den auf Neptun vorherrschenden extremen Bedingungen verhält, ist bislang unbekannt. Ein internationales Team aus Wissenschaftlern will zukünftig am "GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung" in Darmstadt Wassermoleküle schwerer Ionenstrahlung aussetzten, um dabei die unwirtlichen Bedingungen des Planetenkerns von Neptun zu simulieren.

Während die hierzu geeigneten "Facility for Antiprotons and Ion Research" (FAIR) jedoch voraussichtlich erst 2015 fertig gestellt sein wird, haben die Forscher ihr Vorhaben schon jetzt im "New Journal of Physics" skizziert und erklären darin, wie sie mittels Uraniumstrahlen die Wassermoleküle in einen "Überschall"-Zustand versetzten wollen, um dabei Wasser in einer zuvor noch nie beobachteten Form beobachten zu können.

Mit der Simulation des millionenfachen Atmosphärendrucks der Erde auf die Wassermoleküle wollen die Forscher unter anderem die Magnetfelder der Planeten Neptun und Uranus besser verstehen lernen, die sich stark von jenem der Erde unterscheiden.

"Astronomen messen erstmals Neptuns Rotation":
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Größenvergleich zwischen Erde und Neptun. | Copyright: NASA

Tucson/ USA - Anhand atmosphärischer Merkmale hat ein US-Wissenschaftler erstmals die Rotation des Planeten Neptun und damit erstmals die Rotation eines anderen Gasplaneten als Jupiter exakt gemessen.

Laut den neusten Messungen durch den Wissenschaftler Erich Karkoschka vom "Lunar and Planetary Laboratory" von der "University of Arizona" dauert ein Tag auf Neptun, also jene Zeitspanne, in der sich der Planet auf seiner Bahn um die Sonne einmal um seine eigene Achse dreht, exakt 15 Stunden, 57 Minuten und 59 Sekunden. Karkoschka hat seine Ergebnisse aktuell im Fachmagazin "Icarus" veröffentlicht.

Astronomen werten den Erfolg der Messungen schon jetzt als eine der größten Errungenschaften in dem Bemühen der Rotationsmessungen von Gasplaneten seit der italienische Astronom Giovanni Cassini vor nahezu 350 Jahren erstmals den Roten Fleck auf Jupiter beobachtete.

"Die Rotation eines Planeten zählt zu dessen grundlegenden Eigenschaften", so Karkoschka. "Neptun hat zwei herausragende Merkmale, die auch mit dem Weltraumteleskop 'Hubble' beobachtet wurden und mit deren Hilfe auch die innere Rotation des Planeten gemessen werden kann. Etwas Vergleichbares wurde bislang auf noch keinem der vier Gasriesen nachgewiesen."


Im Gegensatz zu den Felsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars, gleicht das Rotationsverhalten der Gasriesen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun jenem gigantischer Flüssigkeitsblasen. Allgemein gehen Astrophysiker davon aus, dass die Atmosphären von Gasplaneten vornehmlich aus Gasen und Eis bestehen, die einen relativ kleinen festen Kern umgeben und bei deren Rotation sich unzählige Verwirbelungen und Vermischungen ereignen, weswegen es sehr schwer ist, einen für eine exakte Rotationsmessung notwendigen Anhaltspunkt zu finden.

"Betrachtet man die Erde aus dem Weltraum, so findet man Gebirge und andere Merkmale, die sich mit dem Planeten drehen und an welchen man sich zur Messung orientieren kann", zitiert "Astrobio.net" den Forscher. "Betrachtet man allerdings eine Wolkendecke, so eignet sich diese nicht zur Rotationsmessung, da sie ständig von Winden unabhängig von der Rotation beeinflusst werden (...) betrachtet man nun Gasplaneten, so sieht man auch dort keine feste Oberfläche, sondern nur die dichte wolkige Atmosphäre. (...) Auch auf Neptun ist das nicht anders."

Mit der Entwicklung und Nutzung der ersten Radioteleskope in den 1950er Jahren entdeckten Astronomen, dass der Gasriese Jupiter - ähnlich einem Leuchtturm - Radiopulse von sich gibt und dass diese Signale dem Magnetfeld des Planeten entstammen, das durch die Rotation des Planetenkerns erzeugt wird.

Bislang gab es jedoch keine Hinweise auf ähnliche Anhaltspunkte anhand der anderen Gasplaneten im Sonnensystem, da mögliche Radiosignale vom Sonnenwind im All verweht werden, noch bevor sie die Erde erreichen.

"Der einzige Weg, die Radioemissionen von diesen Planeten zu messen, ist mit einer Sonde vor Ort", so Karkoschka. "Als Voyager 1 und 2 am Saturn vorbei flogen, stellten sie fest, dass dessen Radiosignale in Intervallen von 10.66 Stunden getaktet sind. Ähnliche Messungen gelangen auch bei den Vorbeiflügen an Uranus und Neptun. Seither glaubten wir, dass wir die Rotationsperiode dieser Planeten kennen. (...) Als aber die Cassini-Sonde 15 Jahre später erneut Maß nahm, stellte sich eine Abweichung von einem Prozent heraus. (..) Aufgrund seiner gewaltigen Masse, war es aber eigentlich unmöglich, dass der Saturn einer derartigen Abweichung in nur so kurzer Zeit ausgesetzt sein sollte." Gerade aufgrund ihrer Masse, weisen die Gasplaneten einen genügend großen Drehimpuls auf, der sie für mehrere Milliarden Jahre auf gleicher Rotationsfrequenz halten sollte. Die Abweichungen zeigten nun, dass da irgendetwas nicht stimmt."


Die (farblich und im Kontrast veränderten) auffälligsten Merkmale der Neptunatmosphäre. | Copyright: Hubble, Erich Karkoschka

Noch erstaunlicher waren weitere Beobachtungen der Cassini-Sonde, die zeigten, dass sich die südliche und nördliche Hemisphäre des Saturns offenbar mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehten.

"Zu diesem Zeitpunkt bemerkten wir, dass sich das Magnetfeld nicht wie ein Uhrwerk verhält, sondern immer wieder variiert. (...) Das Innere des Planeten rotiert und zieht am Magnetfeld, doch aufgrund des Sonnenwindes und anderer Faktoren kann das Magnetfeld mit der Rotation des Planetenkerns nicht mithalten und schleift sozusagen hinterher."

Statt einer kostenaufwendigen Raumschiff-Mission bediente sich Karkoschka den öffentlich zugänglichen Aufnahmen des Neptuns die mit dem Weltraumteleskop "Hubble" erstellt wurden und arbeitete an diesen selbst kleinste Merkmale und Veränderungen heraus. "Anhand der Aufnahmen bemerkte ich, dass sich der Neptun schneller dreht, als dies die Voyager-Messungen bislang nahe legten. (...) Ich glaube, dass meine Messungen etwa 1.000 Mal genauer sind, als die bisherigen Beobachtungen.

Besonders zwei Merkmale in der Atmosphäre des Planeten stechen deutlich hervor und belegen, dass diese Strukturen sich etwa um das Fünffache stetiger rotieren, wie das Hexagon in der Atmosphäre des Saturn, das bislang als am gleichmäßigsten rotierende Merkmale eines Gasriesen im Sonnensystem galt (...wir berichteten).

Die exakte Rotationsdauer von 15,9663 Stunden, nach welchen beispielsweise das sogenannte Südliche Polare Merkmal und die Südliche Polare Welle nach einer Rotation wieder voriger Stelle erscheint, ist laut Karkoschka bis auf eine mögliche Variation von wenigen Sekunden exakt. "Diese Gleichmäßigkeit legt die Vermutung nahe, dass diese Merkmale mit dem Inneren des Neptuns auf irgendeine Art und Weise verbunden sind. Wie? Das ist bislang aber noch reine Spekulation."

Neben einer exakteren Bestimmung der Rotation des Neptuns könnten die neuen Messungen auch zu weiteren Erkenntnissen über Gasriesen im Allgemeinen führen: "Wir kennen zwar die genaue Masse des Neptuns aber wir wissen nicht, wie sich diese genau verteilt. (...) Wenn ein Planet schneller rotiert als angenommen, bedeutet dass, das seine Masse dichter in Richtung Zentrum angeordnet sein muss. Die neuen Erkenntnisse könnten die bisherigen Vorstellungen des Planeteninneren des Neptuns verändern und könnten so zahlreiche weitere Implikationen mit sich bringen."

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Aufnahme des Neptunmondes Triton durch die Raumsonde Voyager 2. | Copyright: NASA

College Park/ USA - Zwar ist der Neptuntrabant Triton ist der am weitesten von der Sonne entfernte Mond im Sonnensystem, dennoch deuten neuen Modellberechnungen daraufhin, dass auch der deutlich größte Neptunmond unter seiner eisigen Kruste einen Ozean aus flüssigem Wasser beherbergen könnte, in dem sogar Leben möglich wäre.

Astrophysiker sind sich darin einig, dass Triton kein natürlicher Mond des Neptun sein kann, sondern von dem äußersten Planeten des Sonnensystems eingefangen wurde und wahrscheinlich einst - wie beispielsweise Pluto - ein Objekt des Kuipergürtels war. Grund für diese Überzeugung ist der Umstand, dass Triton seinen Planeten entgegengesetzt zu dessen Umlaufbewegung um die Sonne umkreist. Damit ist Triton der einzige Mond im Sonnensystem mit einer derartigen sogenannten retrograden Umlaufbahn.

Bei einer Oberflächentemperatur von -237 Grad Celsius ist es auf Triton derart kalt, dass selbst die hier 1989 von der Voyager-Sonde entdeckten Kryovulkane eisige Gase und Wasser anstelle von Magma speien (s. f. Abb.). Seine gefrorene Oberfläche besteht aus Stickstoff und Polkappen aus gefrorenem Methan.


Nahaufnahme der von Voyager fotografierten Eisvulkane auf Triton. | Copyright: NASA

Wie "NewScientist.com" erläutert, ist für ein Verständnis des neuen Modells von Triton ein Blick in die Vergangenheit des Mondes notwendig: Wie gesagt, handelt es sich bei Triton aller Wahrscheinlichkeit nach um einen von Neptun eingefangenen Körper. Diese haben ursprünglich stark elliptische Umlaufbahnen. Durch das fortwährende Zwischenspiel mit der Schwerkraft des Planeten nähert sich die Form dieses Orbits jedoch zusehends einer Kreisbahn an - ganz so, wie die heutige Umlaufbahn von Triton. Während diesem Vorgang wird eine große Menge an Energie freigesetzt, die den Mond derart aufheizen kann, dass nicht nur die äußeren Schichten des Mondes, sondern auch der rund 1.900 Kilometer durchmessende Kern erhitzt würde. Nach und nach wäre der Mond dann wieder völlig abgekühlt.

Schon frühere Modelle hatten nahe gelegt, dass Triton einen Ozean beherbergen könnte. Allerdings basierten diese Modelle noch auf sehr vereinfachten Vorstellungen des Mondes.

Wie Saswata Hier-Majumder und Jodi Gaeman von der University of Maryland aktuell im Fachmagazin "Icarus" berichten, ist das neue Modell nun wesentlich detailreicher und berücksichtigt sowohl den radioaktiven Zerfall von Mineralien im Kern als auch die erhitzenden Gezeitenwirkungen des Neptun auf seinen Mond.

"Obwohl die Erhitzung durch radioaktiven Zerfall stärker wirkt als die durch Gezeitenkräfte, könnte der Kern alleine die äußeren Schichten des Mondes nicht über 4,5 Milliarden Jahre (dem geschätzten Alter des Sonnensystems) lang vor dem Zufrieren bewahren."

Dennoch erzeuge schon ein kleiner Anteil von Erhitzung durch die von der sich verändernden Umlaufbahn erzeugten Gezeitenkräfte einen großen Unterschied, da diese sich auf den die Unterseite des Eises, das den flüssigen Wasserozean bedeckt, auswirkt. "Es wirkt also fast wie eine warme Decke, die über dem sich abkühlenden Ozean liegt", erläutert Hier-Majumder. "Solange die 350.000 Kilometer durchmessende Umlaufbahn von Triton auch nur um einige wenige Kilometer von der Kreisform abweicht (was derzeit immer noch der Fall ist), sollte der Neptunmond einen beachtlichen Ozean unter seiner Eiskruste besitzen."

Da ein solcher Ozean erwartungsgemäß auch reich an Ammoniak wäre, würde damit auch der Gefrierpunkt seines Wassers auf etwa minus 90 Grad Celsius herabsenken. Damit wäre er immer noch wärmer als die rund minus 180 Grad kalten Seen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen (vornehmlich Methan und Ethan) auf dem Saturnmond Titan.

http://de.wikipedia.org/wiki/Neptun_%28Planet%29

http://www.neunplaneten.de/nineplanets/neptune.html

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...n-kurs20201216/

Dunkler Fleck auf Neptun ändert seinen Kurs:


Neptun in einer Hubble-Aufnahme vom Januar 2020.
Copyright: NASA, ESA, STScI, M.H. Wong (University of California, Berkeley), and L.A. Sromovsky and P.M. Fry (University of Wisconsin-Madison)

Berkeley (USA) – Gewaltige Sturmwirbel in Form großer dunkler Flecken, die sich auflösen und erneut entstehen, sind bereits seit dem Vorbeiflug der Sonde „Voyager 2“ 1989 bekannt. Während Astronomen erwartet hatten, dass der derzeitige „Great Dark Spot“ auf der Nordhalbkugel sich auf seinem Weg in Richtung des Äquators ebenfalls auflösen würde, hat der Fleck seine Südwärtsbewegung eingestellt und bewegt sich wieder nordwärts. Zugleich zeigte sich für kurze Zeit ein kleiner Begleiter.
„Die Beobachtungen mit Hubble zeigen einen abrupten Stopp der Südwärtsbewegung des rätselhaften, im September 2018 erstmals entdeckten Wirbels, durch die sich der Sturm vermutlich aufgelöst hätte“, berichtet der Michael H. Wong von der University of California in Berkeley. Im August 2020 stellten die Astronomen dann fest, dass der Sturm wieder gen Norden zu driften begann. „Obwohl Hubble derartige Flecken bereits seit drei Jahrzehnten auf Neptun beobachtet, haben wir ein solches Verhalten bislang noch nie gesehen.“

Auch der Umstand, dass sich neben dem großen Fleck zeitweise ein kleiner Begleiter entwickelt hatte, sei bislang einzigartig. „Es könnte sein, dass es sich bei diesem im Januar entdeckten Fleck um einen Teil des großen Wirbels handelte, der sich von seinem größeren Cousin abgespalten und sich dann nach und nach aufgelöst hatte“, spekuliert Wong weiter.


Copyright: NASA, ESA, STScI, M.H. Wong (University of California, Berkeley), and L.A. Sromovsky and P.M. Fry (University of Wisconsin-Madison)

Die Beobachtungen seien deshalb so interessant, weil es sich möglicherweise um den bislang unbeobachteten Auflösungsprozess der großen Flecken gehandelt hatte, wie sie selbst in bisherigen Simulationen der Neptunstürme nicht vorhergesagt worden waren. „Ob es eine direkte Verbindung zwischen den beiden Flecken gibt, kann bislang nur vermutet, aber nicht bewiesen werden.“

Der große Sturm hat einen Durchmesser von rund 7.402 Kilometern und ist seit 1993 der vierte auf Neptun beobachtete dunkle Fleck. Der Durchmesser des kleineren Flecks betrug maximal 6.276 Kilometer. Bei den dunklen Flecken handelt es sich um Hochdruckgebiete, die meist in mittleren Breiten entstehen und sich dann Richtung Äquator bewegen. Die von der Corioliskraft aufrechterhaltenen Stürme rotieren – entgegen der irdischen tiefdruckbedingten Hurrikane – in der Nordhemisphäre im Uhrzeigersinn. Je weiter sie sich in Richtung des Äquators bewegen, desto mehr schwächen sich die Stürme bis zur Auflösung ab. „Es ist ebenso faszinierend wie überraschend zu sehen, dass dieser Sturm nicht in die Todeszone wandert und sich stattdessen rückwärts bewegt.“

Wie genau die Stürme auf Neptun entstehen, ist für Astronomen und Planetenwissenschaftler immer noch ein Rätsel. Forscher vermuten, dass die dunkle Färbung der Wirbelflecken durch tieferliegende, dunklere Wolkenschichten verursacht wird. Das würde dann wiederum Rückschlüsse auf den inneren Aufbau und vertikalen Strukturen der Wirbelsysteme zulassen.

Quelle: HubbleSite.org
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Astronomen rätseln über überraschende Änderungen in der Temperatur des Neptun:


Wärmebilder von Neptun zwischen 2006 und 2020: Nach der allmählichen Abkühlung des Planeten scheint sich der Südpol in den letzten Jahren dramatisch erwärmt zu haben, wie ein heller Fleck an der Unterseite des Neptuns auf den Bildern von 2018 und 2020 zeigt.
Copyright: ESO/M. Roman, NAOJ/Subaru/COMICS

Leicester (Großbritannien) – Daten einer 17 Jahre währenden Beobachtungskampagne des Planeten Neptun offenbaren ein Rätsel – zeigen sie doch einen bislang ebenso überraschenden wie unerklärlichen Rückgang der globalen Temperaturen des Planeten, gefolgt von einer dramatischen Erwärmung an seinem Südpol.
Wie das internationale Team von Astronomen und Astronominnen um Michael Roman von der University of Leicester aktuell im „The Planetary Science Journal“ (DOI: 10.3847/PSJ/ac5aa4) berichtet, haben die sie die Temperaturen in der Atmosphäre des Neptun mit bodengestützten Teleskopen, darunter das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) über einen Zeitraum von 17 Jahren verfolgt.

„Diese Veränderung war unerwartet“, erläutert Roman. „Da wir Neptun während seines südlichen Frühsommers beobachtet haben, haben wir erwartet, dass die Temperaturen langsam ansteigen und nicht abnehmen.“

Wie die Erde erlebt auch der Neptun bei seiner Bahn um die Sonne eigene Jahreszeiten. Allerdings dauert eine Jahreszeit auf Neptun etwa 40 Jahre, während ein Neptunjahr insgesamt 165 Erdenjahre lang ist. Seit 2005 ist auf der südlichen Hemisphäre des Neptun Sommerzeit.


Der Neptun, aufgenommen mit dem VLT und mit Hubble.
Copyright: ESO/P. Weilbacher (AIP)/NASA, ESA, and M.H. Wong and J. Tollefson (UC Berkeley)

Die Astronomen und Astronominnen wollten sehen, wie sich die Temperaturen nach der südlichen Sommersonnenwende verändern. Hierzu untersuchten die Forschenden fast 100 Wärmebildaufnahmen von Neptun, die über einen Zeitraum von 17 Jahren aufgenommen worden waren, um die allgemeine Entwicklung der Temperatur des Planeten detaillierter als je zuvor nachvollziehen zu können.

Die Daten dieser Kampagne zeigten, dass sich der größte Teil des Planeten trotz des beginnenden südlichen Sommers in den letzten zwei Jahrzehnten allmählich abgekühlt hat: Die globale Durchschnittstemperatur von Neptun ist zwischen 2003 und 2018 um 8 °C gesunken.

Zudem zeigte sich in den letzten beiden Jahren ihrer Beobachtungen eine überraschende dramatische Erwärmung von Neptuns Südpol. Hier waren die Temperaturen zwischen 2018 und 2020 rasch um 11 °C angestiegen. „Obwohl der warme Polarwirbel des Neptun schon seit vielen Jahren bekannt ist, wurde eine so schnelle Erwärmung des Pols noch nie zuvor auf dem Planeten beobachtet“, berichtet die Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (ESO).

„Unsere Daten decken weniger als die Hälfte einer Jahreszeit des Neptuns ab, so dass niemand erwartet hatte, große und schnelle Veränderungen zu sehen“, erklärt Mitautor Glenn Orton, leitender Forscher am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA am Caltech.

Was die unerwarteten Temperaturschwankungen verantwortlich ist, ist bislang unklar. Die Forschenden vermuten, dass es sie auf Veränderungen in der Stratosphärenchemie des Neptun, auf zufällige Wettermuster oder sogar auf den Sonnenzyklus zurückzuführen sein könnten.

Weitere Beobachtungen in den kommenden Jahren werden nun notwendig sein, um die Gründe für diese Schwankungen genauer zu erforschen. Künftige bodengestützte Teleskope wie das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO könnten Temperaturschwankungen wie diese genauer beobachten, während das James Webb Space Telescope der NASA/ESA/CSA beispiellose neue Karten der Chemie und Temperatur in der Neptunatmosphäre liefern wird.

„Ich denke, dass der Neptun selbst für viele von uns sehr faszinierend ist, weil wir noch so wenig über ihn wissen“, kommentiert Roman abschließend. „Dies alles deutet auf einen komplexen Aufbau der Neptunatmosphäre hin und darauf, wie sie sich mit der Zeit verändert.“

Recherchequelle: ESO
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Wie sieht die geheimnisvolle außerirdische Welt des Neptun aus ?
https://archive.org/details/modysee-wie-...-des-neptun-aus