3.4 Planeten im Detail
Quelle: Themenpool §3 · Mitschrift §8.2
✎ Vergleichsüberblick (bei der Prüfung am besten parallel so durchgehen; Erde nur als Referenz):
Schwerkraft Oberflächentemperatur Atmosphäre Magnetfeld Monde Markenzeichen Merkur sehr klein Tag ~400 °C / Nacht ~−150 °C kaum schwach 0 übersät mit Kratern; rohstoffreich Venus ~8,5–8,9 m/s² (≈ Erde) ~500 °C (global, Treibhauseffekt) dichtes CO₂, 100-facher Druck, Schwefelsäure-Regen schwach 0 Morgen-/Abendstern; Radar-Atlas Erde 9,81 m/s² ~15 °C (Mittel) N₂/O₂, 1 bar stark 1 (Mond) flüssiges Wasser, Leben Mars ~⅓ g Sommer am Äquator bis ~30 °C (Mittel weit unter 0) ~1 % des Erddrucks (CO₂) (fast) keines 2 (Phobos, Deimos) rostrot; Olympus Mons 21 km; Polkappen H₂O+CO₂ Jupiter ~2,5 g — (keine feste Oberfläche) H, He, Ammoniak/Methan; innen metallischer Wasserstoff ~1000-fach Erde 63 (Unterrichtsstand; heute 90+) Großer Roter Fleck; galileische Monde
Merkur
Sehr kleines, schwaches Gravitationsfeld → kaum Atmosphäre (heiße Teilchen erreichen leicht die Fluchtgeschwindigkeit, Sonnenwinde reißen den Rest fort). Tagseite ~400 °C, Nachtseite ~−150 °C. Viele Krater, weil die fast fehlende Atmosphäre einschlagende Körper weder abbremst noch verglühen lässt (und alte Einschläge kaum erodieren). Reich an Rohstoffen; wegen Sonnennähe mögliche künftige Energiequelle.
Venus
Der „Morgen-/Abendstern". Atmosphäre aus sehr viel CO₂ → enormer Treibhauseffekt → ~500 °C an der Oberfläche, heißer als Merkur trotz größerer Sonnenferne. 100-facher Luftdruck der Erde, Schwefelsäure-Regen, schwaches Magnetfeld, Schwerkraft ~8,87 m/s² (erdähnlich; Unterricht/Themenpool: ~8,5 m/s²). In ~60 km Höhe nur ~60 °C → langfristig Forschungsluftschiffe denkbar. Die Oberfläche ist optisch unsichtbar (dichte Atmosphäre) — der Venus-Atlas entstand per Radar: Eine umkreisende Sonde sendet Radarwellen aus, die an der Oberfläche reflektiert und wieder gemessen werden. Möglicherweise gab es früher einen Ozean — warum er verschwand, ist unklar.
Mars
Kleiner als die Erde, Schwerkraft ~⅓ g, Atmosphäre nur ~1 % des Erdluftdrucks (dünn → viele Meteoritenkrater). Hohe kosmische Strahlung an der Oberfläche → dauerhaftes Leben unmöglich. Tag-Nacht-Rhythmus und Jahreszeiten ähnlich der Erde (Achsenneigung), Sommer am Äquator bis ~30 °C. Wüstenähnlich; rote Farbe durch Rost (Eisenoxid). Polkappen aus H₂O + CO₂. Olympus Mons — höchster Berg des Sonnensystems (~21 000 m). Monde: Phobos und Deimos.
Früher gab es wahrscheinlich Wasser (Flüsse, Sümpfe, Ozeane). Wasserverlust: niedriger Druck → Verdampfen / Photolyse (Aufspaltung von Wassermolekülen durch UV-Sonnenlicht in Wasserstoff und Sauerstoff); Sauerstoff bindet an Eisen (Rost), Wasserstoff entweicht. Heute vermutlich noch unterirdisches Wasser (Menge ungewiss). Für die frühen Flüsse gibt es drei Möglichkeiten: kontinuierlich geflossen, unter einem Eispanzer (wie ein Gletscher) oder nur bei kurzen Überflutungen bzw. unterirdisch.
Jupiter
Fester Kern (Silikate/Metalle), flüssiger Mantel, gasförmige Außenschichten (H, He, etwas Ammoniak/Methan). Besonderheit: metallischer Wasserstoff — unter dem enormen Druck sind die Elektronen frei, das Material leitet Strom. Gravitation ~2,5-fach Erde, Magnetfeld ~1000-fach Erde, heftige Wirbelstürme (Großer Roter Fleck). Viele Monde — Unterrichtsstand 63 (die bekannte Zahl wächst mit den Beobachtungen, inzwischen 90+ bestätigt), darunter die vier galileischen: Io, Europa, Ganymed, Callisto.
Saturn
Der zweitgrößte Planet, ebenfalls ein Gasriese (vorwiegend H, He) mit einem Aufbau wie Jupiter (gasförmig außen, flüssiger Mantel, fester Kern). Auffälligstes Merkmal ist das prächtige Ringsystem — aus unzähligen Eis- und Gesteinsbrocken, die sich durch die Gravitation in der Äquatorebene anordnen (Ursprung vermutlich ein von Gezeitenkräften zerrissener Mond oder Material, das nie zu einem Mond verklumpte). Seine Dichte ist extrem gering (kleiner als Wasser — er würde theoretisch schwimmen). Der größte Mond Titan hat eine dichte Atmosphäre und gilt als weiterer Lebenskandidat.
Enceladus — der Eismond mit den Geysiren
Enceladus ist ein kleiner Eismond des Saturn und einer der heißesten Lebenskandidaten des Sonnensystems. Sein Markenzeichen sind die Tigerstreifen (engl. tiger stripes) — vier lange, parallele Spalten am Südpol, aus denen ständig Wasserdampf und Eispartikel als Geysire in den Weltraum schießen. Dieser Eisvulkanismus heißt Kryovulkanismus (gr. kryos = Eis/Kälte — Vulkanismus, der statt glühender Lava Wasser/Eis ausstößt). Schritt für Schritt, warum das ein Lebenskandidat ist:
- Die Geysire sind der direkte Beweis für einen flüssigen Wasserozean unter dem Eispanzer — flüssig gehalten durch Gezeitenkräfte (wie bei Europa).
- Im ausgestoßenen Material wurden Salze und organische Moleküle nachgewiesen → die drei „Zutaten" des Lebens (flüssiges Wasser, Energie, organische Stoffe) sind vorhanden.
- Großer Vorteil für die Forschung: Man muss nicht durch den Eispanzer bohren — eine Sonde kann einfach durch die Geysir-Fontänen fliegen und das Ozeanwasser direkt beproben (genau das tat die Raumsonde Cassini).
Uranus, Neptun und Pluto
Uranus und Neptun sind die beiden äußeren Gas-/Eisriesen (mehr Wasser-, Ammoniak- und Methaneis; das Methan färbt sie blaugrün). Die Rotationsachse von Uranus liegt fast in der Bahnebene („umgekippt", vermutlich durch einen gewaltigen Einschlag). Pluto zählt nicht mehr als Planet (seit 2006 ein Zwergplanet, weil er seine Bahnumgebung nicht „freigeräumt" hat) und liegt im Kuipergürtel (der ringförmige Gürtel aus Eis- und Gesteinskörpern jenseits der Neptunbahn am Rand des Sonnensystems) jenseits von Neptun.