Steinig mit einem Hauch von Wasserstoff: Wie können Planeten beschaffen sein?

Gesteinsplaneten sind eher klein, Gasriesen groß – auf dieses Muster könnte man jedenfalls bei der Betrachtung unseres Sonnensystems kommen. Aber muss das immer und überall so sein? Ist unser eigenes System die Regel oder die Ausnahme? Astronomen haben zwar schon über 3700 Exoplaneten gefunden, doch über ihre Zusammensetzung weiß man herzlich wenig. Wenn überhaupt, sind Radius und Masse bekannt.

Aber selbst bei bekannter Größe und Masse ist ja schwer zu sagen, ob der Exoplanet in Wirklichkeit einen großen, aber dank vieler Silikate leuchten Gesteinskern mit dünner Atmosphäre besitzt oder aber einen kleineren, eisenhaltigen Kern mit dicker Wasserhülle. Es gibt allerdings ein paar physikalische Beschränkungen, die ein Planet beachten muss. Gas wird bei bestimmten Drücken fest, eine Atmosphäre aus Wasserstoff ist leichter als eine aus Kohlendioxid.

Forscher der Universität Zürich haben diese Gesetze nun auf die 83 Planeten angewandt, von denen wir genauere Werte haben. Dabei fanden sie einige spannende Fakten:

  • Planeten mit einem Radius bis 1,4 Erdradien sind in der Regel erdähnlich, haben also einen ähnlichen Aufbau wie die Erde
  • Planeten mit einem Radius darüber enthalten mehr Silikate und anderes leichtes Material
  • Die meisten Planeten mit einem Radius über 1,6 Erdradien besitzen eine Wasserstoff-Helium- oder eine Wasserschicht über dem Kern
  • Planeten mit einem Radius über 2,6 Erdradien können keine Wasserwelten mehr sein und haben eine ausgedehnte Atmosphäre
  • Misst ein Planet mehr als 4 Erdradien, handelt es sich sehr wahrscheinlich um einen Gasplaneten mit mindestens 10 Prozent Wasserstoff und Helium
  • Große terrestrische Planeten sind fast immer kleiner als drei Erdradien, während Mini-Neptuns größer sind

Wer nach erdähnlichen Welten sucht, sollte sich also auf Planeten mit weniger als drei Erdradien konzentrieren.

Modell eines Exoplaneten mit Gesteinskern und Gashülle (künstlerische Darstellung, Bild: UZH)
Weiteres Modell eines Exoplaneten mit Gesteinskern und Gashülle (künstlerische Darstellung, Bild: UZH)

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