Riesenplaneten wie Saturn kippen nicht einfach von selbst um: Etwas muss sie umwerfen oder gravitativ daran ziehen, um sie aus der Achse zu stoßen. Wissenschaftler erwarten, dass sich neue Planeten, wenn sie geboren werden, fast ohne Neigung bilden, sich wie Kreisel aneinanderreihen, mit ihren Äquatoren auf Höhe der Bahnebene, in der sie ihre Sonne umkreisen.
Aber kein Planet in unserem Sonnensystem ist vollkommen eben. Jupiter ist der nächstgelegene und weist eine Neigung (Neigung) von nur 3,12 Grad auf. Die Schiefe der Erde ist bei 23,45 Grad viel substanzieller, was dazu führt, dass wir einen jährlichen Zyklus von Jahreszeiten erleben, während unsere Heimatwelt um ihre Achse wackelt. Die Neigung des Saturn ist mit einer Schiefe von 26,73 Grad noch extremer (obwohl sie bei weitem nicht so extrem ist wie Uranus, der praktisch seitwärts steht und sich in einem Winkel von 97,86 Grad zu seiner Orbitalebene dreht).
Aus diesen Schieflagen können wir viel lernen.
Wir wissen zum Beispiel aus geologischen Beweisen, die während der Apollo-Missionen gesammelt wurden, dass die Neigung der Erde wahrscheinlich das Ergebnis massiver Einschläge mit anderen felsigen Objekten zu Beginn der Geschichte des Planeten war, von denen das größte abbrach und unseren Mond bildete. So wie Archäologen Tontöpfe und Knochenfragmente untersuchen, um alte Kulturen zusammenzusetzen, können Physiker planetare Neigungen untersuchen, um die Vergangenheit des Sonnensystems zu verstehen. Moderne Wobbles zeugen von dramatischen Ereignissen vor langer Zeit. Oder, wie ein neues Papier nahelegt, vielleicht vor nicht allzu langer Zeit.
Ein Forscherteam des Pariser Observatoriums und der Universität Pisa unter der Leitung von Melaine Saillenfest vermuten, dass der Ursprung der Saturn-Neigung viel jünger ist als bisher angenommen, und dass sein größter Mond, Titan, dafür verantwortlich sein könnte.
Astronomen glaubten traditionell, dass die Neigung des Saturn nichts mit seinen Monden zu tun hatte, sondern eher mit Wechselwirkungen zwischen ihm und seinen Mitgasriesen. Eine Mainstream-Theorie zur Entstehung des Sonnensystems, bekannt als das Modell von Nizza, besagt, dass vor etwa vier Milliarden Jahren eine große Wanderung stattfand, bei der sich die Riesenplaneten unter dem Einfluss der Gravitation voneinander und kleinerer Planetesimale langsam nach außen bewegten.
*NEU* Endgültige Version: SCHNELLER, länger und dank Twitter korrigiert! ?
— Dr. James O'Donoghue (@physicsJ) 29. Dezember 2018
Tageslänge (siderisch) & axiale Neigung für die 8 größten Planeten unseres Sonnensystems!
Welcher Planet repräsentiert dich am besten? ?
HD-Download für Pädagogen etc.: https://t.co/VnK6TlL2ld #Sonnensystem #SciComm pic.twitter.com/RPD8aRpUzr
Grafik von James O’Donoghue (mit Bildern der NASA), die die axiale Neigung der Planeten zeigt.
Nach diesem Modell war der Schuldige für die Neigung des Saturn Neptun, der den beringten Riesen hinüberzog, als er in Richtung des Kuiper-Gürtels fegte (eigentlich Beweise aus dem Cassini-Mission zeigten, dass die Ringe des Saturn ziemlich neu sind: Sie waren während der großen Völkerwanderung wahrscheinlich nicht da. Aber ich schweife ab). Glaubt man dem Modell von Nizza, so wurden die planetarischen Schieflagen vor langer Zeit in Stein gemeißelt und sind seither relativ stabil geblieben.
Die von Saillenfest und dem Team vorgeschlagene neue Theorie ist anderer Meinung. Sie schlagen stattdessen vor, dass eine Wanderung des Titans in der jüngeren Vergangenheit (vor etwa 1 Milliarde Jahren) gleichermaßen die Neigung des Saturn heute erklären kann. Die Umlaufbahn von Titan mag seit Milliarden von Jahren regelmäßig geblieben sein, aber ihr Modell zeigt, dass vor kurzem eine Umlaufresonanz mit Saturn aufgetreten sein könnte, die gleichzeitig die Umlaufbahn des Mondes verändert und einen fast aufrechten Saturn dazu zwingt, seitwärts zu fallen.
Titan passiert Saturn am 8. Juni 2015 von der Raumsonde Cassini. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.
Es ist schwer zu sagen, welches Modell ohne weitere Beweise richtig ist (vielleicht das kommende Libelle-Mission zu Titan kann etwas auftauchen). Aber die Möglichkeit einer solchen kürzlichen Migration eröffnet Möglichkeiten für zukünftige Veränderungen des Sonnensystems. Die Schiefen von Riesenplaneten, so die Forscher, „werden nicht ein für alle Mal beglichen, sondern entwickeln sich durch die Wanderung ihrer Satelliten ständig weiter“. Das Sonnensystem, wie wir es heute kennen, ist möglicherweise nicht so stabil oder unveränderlich, wie es scheint, und es kann zu zukünftigen Störungen kommen (obwohl ich darüber nicht den Schlaf verlieren würde – nicht für eine Milliarde Jahre oder so).
Saillenfest und die Co-Autoren Giacomo Lari und Gwenaël Boué veröffentlichten ihre Arbeit in Naturastronomie früher in diesem Jahr.
Ressourcen:
Melaine Saillenfest, Giacomo Lari und Gwenaël Boué“ Die große Schiefe von Saturn erklärt durch die schnelle Wanderung von Titan . 'Naturastronomie.
Manuskript erhältlich bei: https://arxiv.org/abs/2110.04104 .