Weit, weit von der Sonne entfernt, hat Uranus eine blaugrüne Atmosphäre, die auf seine Zusammensetzung schließen lässt. Als einer der beiden Eisriesen unterscheidet sich der Planet in seiner Zusammensetzung etwas von Jupiter und Saturn, da er mehr aus Eis als aus Gas besteht.
„Uranus und Neptun sind wirklich einzigartig in unserem Sonnensystem. Sie sind ganz andere Planeten als die anderen, an die wir denken“, sagte die Planetenforscherin Amy Simon im NASA-Podcast Gravity Assist. „Wir nennen sie unter anderem deshalb Eisriesen, weil sie tatsächlich viel Wassereis enthalten. Während einige der anderen Gasriesenplaneten hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen, bestehen sie überwiegend aus Wasser und anderen Eissorten.“
Die Oberfläche des Uranus
Wie die anderen Gasriesen hat auch der Uranus keine feste, klar definierte Oberfläche. Stattdessen erstreckt sich die gasförmige, flüssige und eisige Atmosphäre bis ins Innere des Planeten. Würde man an dem Punkt landen – und schweben -, an dem die Atmosphäre in das Innere übergeht, würde man einen geringeren Gravitationsdruck verspüren als auf der Erde. Die Schwerkraft auf dem Uranus beträgt nur etwa 90 Prozent der Schwerkraft auf der Erde; wenn Sie zu Hause 100 Pfund wiegen, würden Sie auf dem Uranus nur 91 Pfund wiegen.
„Ich glaube, der arme Uranus wird missverstanden“, sagte die Planetenforscherin Amy Simon im Gravity Assist-Podcast der NASA. „Uranus ist die meiste Zeit über ein sehr blasses Erscheinungsbild. Er ist eine Art blassblauer Planet. Er ist wirklich ein blassblauer Punkt.“
Uranus ist der Planet mit der zweitgeringsten Dichte im Sonnensystem, was darauf hindeutet, dass er hauptsächlich aus Eis besteht. Anders als Jupiter und Saturn, die überwiegend aus Wasserstoff und Helium bestehen, enthält Uranus nur einen kleinen Teil dieser leichten Elemente. Er beherbergt auch einige felsige Elemente, die etwa dem 0,5- bis 1,5-fachen der Masse der Erde entsprechen. Der größte Teil des Planeten besteht jedoch aus Eis, hauptsächlich Wasser, Methan und Ammoniak. Das Eis dominiert, weil die große Entfernung des Uranus von der Sonne es dem Planeten ermöglicht, kalte Temperaturen aufrechtzuerhalten.
Ein eisiger Kern
Während die meisten Planeten einen felsigen, geschmolzenen Kern haben, geht man davon aus, dass das Zentrum des Uranus eisige Materialien enthält. Der flüssige Kern macht 80 Prozent der Masse des Planeten aus und besteht hauptsächlich aus Wasser-, Methan- und Ammoniakeis, obwohl er sich nur über etwa 20 Prozent des Radius erstreckt.
Die innere Hitze des Uranus ist geringer, als Astronomen erwarten würden. Der Planetenkern erhitzt sich auf bis zu 9.000 Grad Fahrenheit (4.982 Grad Celsius). Das erscheint heiß, ist aber im Vergleich zu den Kernen anderer Planeten ziemlich kühl. Laut Simon ist Uranus der einzige Planet, der nicht mehr Wärme aus seinem Kern abgibt, als er von der Sonne empfängt.
Während andere Gasriesen von ihren Kernen angetrieben werden, strahlt Uranus fast keine überschüssige Wärme ins All ab. Ein Grund dafür könnte ein Einschlag kurz nach der Entstehung des Planeten sein. Die derzeitige Seitwärtsrotation des Planeten, der sich im Vergleich zu den anderen Planeten des Sonnensystems in einem 90-Grad-Winkel dreht, deutet bereits auf eine Kollision hin. Der Einschlag könnte auch einen Teil des Kerns herausgeschnitten haben, so dass dieser eine niedrigere Temperatur aufweist.
Ein seltsames Magnetfeld
Die Bewegung innerhalb des Kerns treibt das Magnetfeld eines Planeten an, aber das Feld um Uranus ist seltsam. Es ist ziemlich schwach und es wurden keine Anzeichen für ein Feld aufgezeichnet, bis die NASA-Sonde Voyager 2 den Planeten 1986 erreichte.
Im Allgemeinen umgibt ein Magnetfeld den Planeten von seinen Polen aus. Auf der Erde zum Beispiel liegt der geografische Nordpol sehr nahe am magnetischen Nordpol. Aber der 1781 entdeckte Uranus ist auf die Seite gekippt, so dass der eine oder andere Pol fast direkt auf die Sonne gerichtet ist. Das Magnetfeld des Planeten ist um fast 60 Grad zu den Polen versetzt, wodurch ein Magnetfeld entsteht, das an einem Pol stärker ist als am anderen.
Obwohl das Magnetfeld des Uranus seltsam ist, ist es nicht einzigartig. Neptun, der andere Eisriese, weist ein ähnliches Magnetfeld auf, was die Astronomen zu der Schlussfolgerung veranlasst, dass der Kern die Felder nicht antreibt.
„Wenn man sich zwei Magnete vorstellt, die sich kreuzen, ist es fast so“, sagte Simon. „Es ist wirklich seltsam.“
Im Jahr 2017 fanden Forscher heraus, dass das Magnetfeld um den Eisriesen einen seltsamen, stroboskopartigen Effekt haben könnte. Jedes Mal, wenn der Planet rotiert (etwa alle 17,24 Stunden), taumelt das schiefe Feld herum und öffnet und schließt sich, wenn sich die Magnetfelder trennen und wieder verbinden.
„Uranus ist ein geometrischer Albtraum“, sagte Carol Paty, eine außerordentliche Professorin an der Georgia Tech’s School of Earth & Atmospheric Sciences und Mitautorin der Studie, in einer Erklärung. „Das Magnetfeld taumelt sehr schnell, wie ein Kind, das kopfüber einen Hügel hinunterrollt. Wenn der magnetisierte Sonnenwind in der richtigen Weise auf dieses taumelnde Feld trifft, kann es sich wieder verbinden, und die Magnetosphäre des Uranus wechselt täglich von offen zu geschlossen zu offen.“
Felsige Ringe
Wie alle Gasriesen trägt der Uranus eine Reihe von felsigen Ringen um seinen Äquator. Die dünnen Streifen, die meist nur wenige Kilometer breit sind, bestehen aus winzigen Gesteins- und Eisbrocken, die kleiner als ein Meter sind. Der Planet hat mindestens 13 bekannte Ringe in zwei Systemen.
Der äußerste Ring des Uranus leuchtet in einem hellen Blau. Saturn ist die einzige andere Welt im Sonnensystem mit einem blauen Ring. Die blauen Ringe beider Welten sind mit Monden verbunden, bei Saturn mit Enceladus und bei Uranus mit Mab.
„Der äußere Ring von Saturn ist blau und hat Enceladus direkt an seiner hellsten Stelle, und Uranus ist auffallend ähnlich, mit seinem blauen Ring direkt über der Umlaufbahn von Mab“, sagte Imke de Pater, Professorin für Astronomie an der University of California, Berkeley, in einer Erklärung aus dem Jahr 2006.
Die Wellen im Ring deuten darauf hin, dass der Planet mehr als die 27 bekannten Monde haben könnte.
„An den Rändern der Ringe … sieht es fast so aus, als ob die Menge des Materials periodisch auf- und absteigt, was wie eine Welle aussieht, mit Wellenbergen und -tälern“, sagte der damalige Doktorand Robert Chancia von der Universität von Idaho gegenüber Space.com. „Es scheint mit etwas übereinzustimmen, das die Ringe stört“, fügte er hinzu.
„Basierend auf der Amplitude dieses Wellenmusters und dieser Entfernung vom Ring … und unseren Versuchen, die Monde auf Bildern zu finden, deutet es im Grunde darauf hin, dass sie, wenn sie existieren, ziemlich winzig sind“, sagte Chancia. Er schätzte, dass die Monde, wenn sie existieren, wahrscheinlich kleiner als 5 Kilometer (3 Meilen) im Radius sind.
Neben dem Hinweis auf möglicherweise unsichtbare Monde können die dünnen Ringe des schmalen Rings den Forschern auch helfen, mehr über den Planeten zu verstehen.
„Ringe sind großartig, weil sie eine Möglichkeit sind, wie wir eine Art Seismologie auf den Planeten durchführen können“, sagte Simon. „Wir können uns ansehen, wie die Ringe schwingen und wie sich ihre Form verändert, und so ein wenig über das Innere der Planeten lernen.“
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