(SCIEPRO/Science Photo Library/Getty Images) Uranus ist ziemlich individuell. Die Pole der meisten Planeten in unserem Sonnensystem sind mehr oder weniger in die gleiche Richtung ausgerichtet. Und die meisten von ihnen drehen sich von oben betrachtet gegen den Uhrzeigersinn. Aber Uranus? Es ist Die Rotationsachse ist im Verhältnis zu ihrer Umlaufbahn um 98 Grad ausgerichtet und es dreht sich im Uhrzeigersinn.
Die führende Hypothese für diese Verrücktheit lautet: Etwas Großes prallte gegen Uranus Vor langer Zeit hat es den Wasserkocher umgeworfen. Obwohl dieses Szenario nicht unmöglich ist, weist dieses Modell einige erhebliche Lücken auf.
Aber keine Angst. Astronomen der University of Maryland haben ein neues Szenario entwickelt, das diese Probleme elegant löst. Nein, Uranus hat sich nicht betrunken Kometenschnaps und umfallen. Aber es könnte durch ein riesiges Ringsystem seitwärts gekippt worden sein.
„Moment mal“, denken Sie bestimmt, „Uranus hat kein riesiges Ringsystem.“ Und das ist richtig. Im Moment ist das nicht der Fall – seine Ringe sind im Vergleich zu Saturns glorreicher Ausbreitung blasse und zarte Dinge.
Aber neuere Erkenntnisse von Cassini deuten darauf hin, dass es Ringe geben könnte vorübergehend und kurzlebig - Es ist also möglich, dass Uranus irgendwann in seiner 4,5 Milliarden Jahre alten Vergangenheit ein viel umfangreicheres System hatte.
Die Probleme mit dem Smacked-Upside-Modell haben hauptsächlich mit den Dingen rund um den Planeten zu tun. Neptun zum Beispiel. Wenn Sie sich das hervorragende Video unten ansehen, werden Sie feststellen, dass Neptun und Uranus eine ähnliche Rotationsperiode haben.
Die Ähnlichkeit dieser Spinperioden impliziert, dass – wie bei Jupiter und Saturn - Die beiden Planeten wurden zusammen geboren. Die Wahrscheinlichkeit ähnlicher Rotationsperioden wird viel geringer, wenn man einen oder mehrere Einschläge berücksichtigt, die groß genug sind, um Uranus zur Seite zu kippen.
Auch die Monde des Uranus sind ein Problem. Eine plötzliche Kippung infolge eines Aufpralls würde wahrscheinlich sein Satellitensystem stören und destabilisieren, doch die Monde des Eisplaneten ähneln in relativer Größe und Abstand denen des Eisplaneten Galileische Monde .
Und diese Monde sind auch eisig. Einschläge, die groß genug sind, um den Planeten umzukippen, hätten genug Wärme erzeugen müssen, um jegliches Eis auf diesen Monden zu verdampfen, wodurch sie größtenteils felsig sind, doch alle großen Monde des Planeten bestehen zu mindestens gleichen Teilen aus Gestein und Eis.
Nach Ansicht der Astronomen Zeeve Rogoszinski und Douglas Hamilton von der University of Maryland wären diese Probleme gelöst, wenn Uranus ein Ringsystem hätte, das groß genug wäre, um ihn wie einen Kreisel um seine Achse drehen zu lassen – ein Phänomen, das so genannt wird Präzession - und wenn diese Präzession mit der des Planeten übereinstimmt orbitale Präzession , wo die Ellipse langsam ihre Position um die Sonne verschiebt.
Sie können diese beiden Konzepte unten animiert sehen.
Spinpräzession (links) und Orbitalpräzession (rechts). (Robert Simmon/NASA; WillowW/Wikimedia Commons)
Diese Bewegungsausrichtung wird Resonanz genannt und kam im Sonnensystem einige Male vor – normalerweise zwischendurch die Umlaufbahnen von zwei oder mehr Körpern . Beispielsweise haben Pluto und Neptun eine Bahnresonanz von 2:3, was bedeutet, dass Neptun für jeweils zwei Umlaufbahnen Plutos um die Sonne dreimal umkreist.
Die Resonanz zwischen der Präzession eines Planeten und seiner Orbitalpräzession wird als säkulare Spin-Orbital-Resonanz bezeichnet und kann eine große axiale Neigung erzeugen. Es wird angenommen, dass es eine Resonanz dieser Art gibt könnte haben führte eine axiale Neigung des Saturn ein, die größer war als die von Jupiter , Zum Beispiel.
Die säkulare Spinbahnresonanz wurde bereits in Bezug auf die Neigung von Uranus untersucht, wobei die Resonanz jedoch durch die Hypothese induziert wurde Planet Neun . Es war letztendlich verworfen als äußerst unwahrscheinlich.
Rogoszinski und Hamilton schlagen jedoch vor, dass eine große Scheibe besser passen könnte. Sie modellierten sowohl Uranus als auch Neptun mit großen Scheiben, um zu sehen, wie sie mit den Planeten interagieren. Und sie fanden heraus, dass sich eine große Materialscheibe auf dem Planeten ansammelt – was wir wissen Teil des Bildungsprozesses von Riesenplaneten - passte am besten.
Aber obwohl es das beste Ergebnis aller ihrer Modelle lieferte, konnte es Uranus immer noch nicht ganz in die Bauchlage bringen. Über einen Zeitraum von einer Million Jahren ergab sich lediglich eine Neigung von 70 Grad. Das heißt, die Theorie des großen Booms ist noch lebendig.
Allerdings wären die einschlagenden Gesteine, die nötig wären, um Uranus ganz nach unten zu schieben, viel kleiner – und daher wahrscheinlicher.
„Obwohl wir nur selten Neigungen von mehr als 70 Grad erzeugen können und keine Neigungen über 90 Grad hinaus erreichen können, könnte eine anschließende Kollision mit einem Objekt, das etwa halb so groß ist wie die Masse der Erde, Uranus von 70 auf 98 Grad neigen.“ schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
„Die Minimierung der Massen und der Anzahl der riesigen Impaktoren von zwei oder mehr auf nur einen erhöht die Wahrscheinlichkeit, die Spinzustände von Uranus zu erzeugen, um etwa eine Größenordnung.“
Dies sind vorerst nur Hypothesen, und es ist noch sehr ungewiss, aber eines scheint sicher: Das muss eine wilde Zeit für Uranus gewesen sein, Kometenalkohol hin oder her.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal .