Planetenentstehung

Planeten|entstehung,

 

die Bildung von Planeten, im weiteren Sinn des gesamten Sonnensystems, aus diffus verteilter interstellarer Materie. Eine allgemeine akzeptierte Theorie der Entstehung des Sonnensystems (Kosmogonie des Sonnensystems) stößt auf große Schwierigkeiten, weil in ihm eine Vielzahl unterschiedlicher Himmelskörper vorhanden ist: ein Zentralstern (die Sonne), kalte massereiche und größtenteils gasförmige Körper (die jupiterartigen Planeten), große feste Körper (erdartige Planeten, Planetoiden, einige Satelliten) sowie eisartige Körper (einige Satelliten, Kometenkerne). Einige Planeten mit ihren Satelliten bilden zudem kleinere Untersysteme. Obwohl nur unser »eigenes« Sonnensystem für Untersuchungen zur Verfügung steht, geht man gegenwärtig davon aus, dass die Entstehung eines Planetensystems kein einmaliger, nur auf die Sonne beschränkter Vorgang war, sondern häufig auftrat (beziehungsweise auftritt). Man weiß jedoch nicht, welche Eigenschaften des Sonnensystems spezifisch und welche von allgemeiner Bedeutung sind.

 

Von der Theorie sind speziell folgende Beobachtungen zu deuten: 1) Die Planeten umlaufen die Sonne nahezu in Kreisbahnen, die annähernd in der gleichen Ebene liegen. 2) Dieser Umlauf, die Rotation der Sonne und der Planeten sowie der Umlauf der Satelliten erfolgen mit wenigen Ausnahmen im selben Sinn. 3) Die Masse der Sonne ist rd. 750-mal größer als die des Restsystems, sie trägt aber nur ¹/₂₀₀ des Drehimpulses, der Hauptteil ist in der Umlaufbewegung der Planeten enthalten. 4) Die der Sonne am nächsten stehenden Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mars) sind feste Körper mit kleinerer Masse, aber höherer Dichte als die weiter außen befindlichen, hauptsächlich gasförmigen Planeten (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun); Pluto nimmt insgesamt eine Sonderstellung ein. 5) Im Frühzustand des Systems gab es eine große Zahl Körper von Meter- bis Kilometergröße, wie die Einschlagkrater auf den erdartigen Körpern zeigen. 6) Die Kleinkörper haben sich aus festen, mehr oder minder großen Staubteilchen gebildet, wie sich aus Untersuchungen von Meteoriten ergibt.

 

Allgemein wird angenommen, dass sich das Planetensystem mit der Sonne als Zentralkörper vor 4,6 Mrd. Jahren aus einer gravitativ instabilen interstellaren Wolke, dem Sonnennebel, mit einer chemischen Zusammensetzung annähernd gleich der gegenwärtigen mittleren kosmischen Häufigkeit der Elemente und einem geringen Drehimpuls bildete. Bei der Kontraktion des Sonnennebels blieb der Drehimpuls erhalten, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit anstieg und der Nebel sich zu einer flachen, rotationssymmetrischen Konfiguration umformte. In der Nebelmaterie, die in Kepler-Bahnen das Zentrum umlief, bewirkten Reibungseffekte, dass weiter außen befindliche Materie beschleunigt, weiter innen laufende abgebremst wurde, was zu einem Drehimpulstransport von innen nach außen und zu einer zentralen Masseansammlung (der späteren Sonne) führte. An den im Nebel vorhandenen interstellaren Staubteilchen lagerten sich kondensierbare Elemente und Verbindungen an, in den inneren, wärmeren Regionen v. a. gesteinsbildende Stoffe mit hoher Kondensationstemperatur, in den äußeren, kühleren Regionen auch leichtflüchtige, Eis bildende Substanzen geringer Dichte. Teilchenzusammenstöße sorgten für ein relativ rasches Wachstum bis hin zu Protoplaneten von 100 bis 1 000 km Durchmesser, aus denen durch weitere Anlagerungen in den inneren Regionen die erdartigen Planeten entstanden. In den äußeren Regionen lagerten sich an die festen Protoplaneten größere Mengen eisartiger Körper sowie große Gasmengen an, was die Zusammensetzung der jupiterartigen Planeten erklärt. Im äußersten Bereich des Systems blieb eine riesige Menge rein eisartiger Körper erhalten, die heutigen Kometenkerne der Oortschen Wolke.