grenz|wissenschaft-aktuell: Physiker enträtseln weiteres Saturn-Mysterium

Aufnahme des Ringplaneten Saturn durch die NASA-Sonde Cassini | Copyright: NASA

Rostock/ Deutschland - Lange Zeit galt es als ein Schlüsselproblem im Verständnis des Riesenplaneten Saturn: Der Gasplanet strahlt etwa doppelt soviel Energie ab wie er von der Sonne erhält. Bislang war es nicht gelungen, zweifelsfrei eine interne Energiequelle zu identifizieren. Physiker der Universität Rostock glauben nun, das Mysterium um den saturnschen Energiehaushalt gelöst zu haben.

In der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" berichten Winfried Lorenzen, Bastian Holst und Ronald Redmer, dass in einem großen Teil des Saturn-Inneren die Entmischung von Wasserstoff und Helium auftreten muss. "Diese beiden Hauptbestandteile der Planeten Jupiter und Saturn sind unter gewöhnlichen Bedingungen gut mischbar, verlieren diese Eigenschaft aber offenbar unter extremen Bedingungen oberhalb eines Drucks von etwa einer Million Atmosphären in Abhängigkeit von der Temperatur", erklärt Ronald Redmer, Professor für Theoretische Physik in der Pressemitteilung der Universität (uni-rostock.de).

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Während die Bedingungen für die Entmischung von Wasserstoff und Helium in Saturn ab diesem Druck bis hin zum Kern erfüllt sind, treffen sie im größeren und damit auch wärmerem Jupiter - wenn überhaupt - nur in einer kleinen Schicht zu. Infolge der Entmischung sinken Helium-Tröpfchen langsam in tiefere Schichten ab und geben dabei Gravitati-onsenergie frei. "Dieser bisher nur vermutete Prozess löst damit das Rätsel um die verborgene Energiequelle im Saturn", so Redmer.

Zuvor hatte sich bereits der Doktorand Winfried Lorenzen in seiner Diplomarbeit mit der Entmischung von Wasserstoff und Helium beschäftigt und hat hierzu in der Arbeitsgruppe unter Prof. Redmer aufwendige Molekulardynamik-Simulationen durchgeführt. In Zusammenarbeit mit einem weiteren Doktoranden gelang auch die Aufklärung der physikalischen Ursache für die Entmischung von Wasserstoff und Helium. "Winfried Lorenzen und Bastian Holst konnten zeigen, dass Wasserstoff unter diesen extremen Bedingungen leitfähig wird wie ein Metall, während Helium nichtleitend bleibt", erläutert Redmer.

Diese Erkenntnis werden das wissenschaftliche Verständnis des inneren Aufbaus von Saturn und ähnlicher extrasolarer Planeten enorm beeinflussen Eine zentrale Frage sei in diesem Zusammenhang, ob die großen Planeten eine Schichtstruktur haben und in welcher Tiefe die Grenzen zwischen den Schichten liegen. Die nun veröffentlichten Ergebnisse erlauben dazu erstmals genaue Angaben.

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