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Wenn ein Asteroid oder Komet mit der Erde zusammenstößt, kann das für die Lebewesen unangenehm werden. Schon kleinere Objekte, die nur ein paar dutzend Meter durchmessen können große lokale Zerstörung anrichten. Und sollte ein kilometergroßer Brocken auf die Erde stürzen sind die Auswirkungen global und Massensterben die Folge.

Ob solche Kollisionen stattfinden, hängt von vielen Faktoren ab. Die Bewegung der erdnahen Asteroiden ist prinzipiell chaotisch und schwer für lange Zeiträume vorhersagbar. Die Population der erdnahen Asteroiden ist außerdem nicht stabil: Kollisionen mit Planeten und der Sonne verringern ihre Zahl; außerdem verlassen viele nach nahen Begegnungen mit größeren Himmelskörpern und dem folgenden gravitativen “Stoß” das Sonnensystem. Andererseits wird das Reservoir an erdnahen Asteroiden immer wieder aus dem Hauptgürtel der Asteroiden (zwischen den Bahnen von Jupiter und Mars) nachgefüllt.

Jupiter spielt hier eine besondere Rolle. Er ist der massivste und größte Planet in unserem Sonnensystem und beeinflusst die Dynamik der Kleinkörper maßgeblich. Es wird ihm auch nachgesagt, er würde die Erde vor allzu vielen Kollisionen beschützen. Seine Gravitationskraft würde Asteroiden, die vielleicht ansonsten irgendwann in die Nähe der Erde kommen, vorzeitig aus dem Sonnensystem werfen bzw. auf ungefährliche Bahnen zwingen.

Aber wie steht es wirklich mit der Beschützerrolle des Jupiters? Astronomen aus Großbritannien haben die Angelegenheit kürzlich mal genau nachgerechnet.



ResearchBlogging.orgJonathan Horner und Barrie Jones von der Open University in Milton Keynes haben die Rolle des Jupiters kritisch betrachtet. Jupiters “Beschützerfunktion” wird zum Beispiel oft erwähnt, wenn es darum geht, die Bedingungen in extrasolaren Planetensystem einzuschätzen.

Braucht es nicht nur einen erdähnlichen Planeten, der sich in der lebensfreundlichen, sogenannten “habitablen Zone” um einen Stern befindet sondern vielleicht auch noch einen Gasriesen wie Jupiter, der diese “zweite Erde” vor dem Bombardement mit Asteroiden schützt damit sich dort (höheres) Leben entwickeln kann?

Horner und Jones haben festgestellt, dass es zu diesem Thema erstaunlich wenig konkrete wissenschaftliche Arbeiten gibt. Finnische Forscher haben 2006 einen ähnlichen Ansatz untersucht und kamen zu dem Schluß, dass der Schutz durch Jupiter vielleicht gar nicht so groß ist, wie wir denken.

Und auch wenn man frühere Zeiten betrachtet, wäre die Erde ohne Jupiter vielleicht besser dran gewesen. Während der planetaren Migration in der Frühzeit des Sonnensystems hat Jupiter maßgeblich dazu beigetragen, dass die Erde gerade mit Asteroiden bombardiert wurde. Dieses “Late Heavy Bombardement” hätte es ohne Jupiter wohl nicht gegeben.

Horner und Jones wollten nun durch ausführliche numerische Simulationen der sache auf den Grund gehen: wie sehr beschützt uns Jupiter wirklich? Ihre Ergebnisse werden in Kürze im International Journal of Astrobiology veröffentlicht und können auch hier, hier und hier nachgelesen werden.

Die Asteroiden

Zuerst untersuchten sie den Einfluß von Jupiter auf die Asteroiden im Hauptgürtel. Aus diesem Bereich zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter kommt der überwiegende Teil der erdnahen Asteroiden, die uns dann schließlich gefährlich werden können. Resonanzen mit Jupiter können zu Bahnänderungen der ansonsten ungefährlichen Hauptgürtelasteroiden führen die dann Orbits entwickeln, die die Bahnen der inneren Planeten kreuzen. Jupiter erzeugt quasi erst die gefährlichen Asteroiden, vor denen er uns dann schützt!

Aber wie stark ist der Einfluß von Jupiter hier genau? Um das herauszufinden, simulierten Horner und Jones wie sich eine konkrete Ausgangspopulation von Asteroiden im Laufe der Zeit verändert und vor allem wieviele von ihnen schlußendlich mit der Erde kollidieren. Diese Simulation wurde dann für verschiedene schwerer “Jupiters” durchgeführt. Sie verwendeten 12 verschiedene Werte für die Masse die von einem hunderstel der Jupitermasse bis zur doppelten Jupitermasse reichten.

Die Ergebnisse waren interessant. Wenn Jupiter sehr viel kleiner wäre als normal – also in etwa so groß wie Uranus und Neptun – dann wäre der Schutz den er der Erde bieten könnte circa so gut wie mit seiner aktuellen Masse! So ein kleiner Jupiter ist zwar nicht so gut darin, Asteroiden aus dem Sonnensystem zu werfen – dafür ist er aber auch leicht genug, um nicht so viele Asteroiden aus dem Hauptgürtel in die Nähe der Erd zu bringen.

Ein noch kleinerer Jupiter wäre natürlich noch besser. Der würde dann fast gar keine Asteroiden mehr in die Nähe der Erde bringen. Aber dann wäre sowieso alles anders in unserem Sonnensystem. Dann würde es vielleicht gar keinen Asteroidengürtel geben. Der existiert ja nur, weil die Gravitationskraft des großen Jupiter dafür gesorgt hat, das sich dort kein Planet bilden konnte.

Auch ein größerer Jupiter brächte kaum eine Verbesserung. Die Schutzfunktion eines doppelt so schweren Jupiters unterscheidet sich kaum von der des normalen Jupiter.

Richtig interessant wird es aber bei den mittleren Größen! Ein Jupiter der zwischen einem fünftel (das ist etwa so groß wie der Saturn) und der Hälfte der aktuellen Masse hätte, wäre für die Erde sehr schlecht! Die Zahl der kollidierenden Asteroiden würde stark ansteigen. So ein Jupiter wäre kein guter Schutz – eher eine Gefahr für die Erde!

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Kommentare (26)

  1. #1 Daniel Fischer
    3. Dezember 2009

    Da ich gerade ebenfalls einen Artikel über die drei Papers geschrieben habe, erlaube ich mir eine pointiertere Schlussfolgerung: Jupiter ist eindeutig ein Schädling! Seine vermeintliche Schutzfunktion ist ein historischer Irrtum aus einer Zeit, als man die langperiodischen Kometen (die er wirklich ‘abwehrt’) für die Hauptgefahr hielt; es sind aber die Near Earth Asteroids, die 3/4 des Risikos ausmachen. Und von denen treffen uns – das findet man in der ‘Discussion’ des 3. Papers noch einmal bekräftigt – “dank” Jupiter 3.5-mal so viele wie ohne ihn.

  2. #2 Florian Freistetter
    3. Dezember 2009

    @Daniel Fischer: “Und von denen treffen uns – das findet man in der ‘Discussion’ des 3. Papers noch einmal bekräftigt – “dank” Jupiter 3.5-mal so viele wie ohne ihn.”

    Ich hab das im Artikel ja erwähnt (und die Horner & Jones habens auch angesprochen glaub ich): ich denke nicht, dass man den Fall ohne Jupiter so direkt mit der aktuellen Situation vergleichen kann. Erstens wären dann mit ziemlicher Sicherheit die Kleinkörperpopulationen ganz anders als sie es heute sind; die Ausgangssituationen sind nicht vergleichbar. Und zweitens fehlte mir in den Artikeln eine detailliertere Diskussion der Auswirkung der Massenänderung von Jupiter auf die Planeten selbst. Ok, für solche Sachen muss man länger integrieren als 10 Myr – aber trotzdem. Wenn man Jupiter einfach so aus dem System nimmt, dann könnte das die Stabilität doch stark beeinflussen. So schnell würde ich Jupiter also nicht zum Schädling erklären 😉

  3. #3 Daniel Fischer
    3. Dezember 2009

    Die Autoren stellen sich ja selbst jede Menge Hausaufgaben: Was passiert bei einem anderen Sonnenabstand und bei größerer Exzentrizität – und wie voll wären überhaupt die diversen Reservoire, aus denen die Impaktoren heute kommen? Da kann man so viele Parameter variieren, dass man bis zum Ende des Sonnensystems Simulationen laufen lassen müsste … Entscheidend ist aber die Aussage, dass sich der Jupiter bei der ersten systematischen Untersuchung überhaupt entweder neutral oder deutlich negativ ausgewirkt und dass sich die allseits geglaubte Schutzwirkung zunächst einmal als Mythos herausgestellt hat.

  4. #4 Florian Freistetter
    3. Dezember 2009

    @Daniel Fischer: “. Entscheidend ist aber die Aussage, dass sich der Jupiter bei der ersten systematischen Untersuchung überhaupt entweder neutral oder deutlich negativ ausgewirkt und dass sich die allseits geglaubte Schutzwirkung zunächst einmal als Mythos herausgestellt hat.”

    Ich weiß nicht – mir kommt diese Schlussfolgerung der Autoren etwas zu “dramtisch” vor. Es kommt ja drauf an, mit was man die derzeitige Situation vergleicht. Wenn wir statt dem Jupiter nen zweiten Saturn hätten, dann wären wir bedeutend schlechter dran als jetzt. Wenn ich mir das Diagramm aus dem ersten Artikel ansehen, dann ist “unser” Jupiter mMn entweder besser oder neutral als der Rest (die kleinen Massen am Anfang würde ich ignorieren – diese Systeme lassen sich meiner Meinung nach mit dem heutigen vergleichen).
    Mir kam es beim lesen der Artikel so vor, als wollten die Autoren den “Mythos” krampfhaft entzaubern. Das geben die Daten aber nicht her, zumindest meiner Ansicht nach. Aber natürlich haben sie jetzt erstmal deutlich gezeigt, dass die ganze Sache nicht so klar ist wie man dachte.

  5. #5 Engywuck
    4. Dezember 2009

    Rechenleistung wäre da… einfach mal n paar tage keine Klimamodelle durchrechnen sondern “anständige” Wissenschaft, schon wäre das Problem gelöst 😉

  6. #6 H.M.Voynich
    4. Dezember 2009

    Rechenleistung? Wie wärs mit nem Bildschirmschoner, der nebenbei an verteiltem Rechnen teilnimmt? Gibts doch auch für SETI und Primzahlen.
    Meiner faltet Proteine – aber kreisende Planeten und Asteroiden kämen sicher auch cool 😉

  7. #7 adenosine
    4. Dezember 2009

    Wieso kann ein Asteroid beim Vorbeiflug an einem großen Planeten eigentlich nennenswert an Energie gewinnen. Klar, er baut bei Annäherumg an den schweren Planeten Geschwindigkeit und Energie auf, aber bei Entfernung müsste er doch den gleichen Betrag wieder verlieren?

  8. #8 Ronny
    4. Dezember 2009

    @adenosine
    Ich glaube es geht nicht um Energiegewinnung sondern einfach um die Tatsache, dass sich seine Flugbahn ändert.
    Sonst könnte ich mir nur vorstellen dass er sich aus der Umdrehung des Planeten ‘schwung’ mitnimmt (so wie die meisten Raumsonden mittlerweile).

  9. #9 Bullet
    4. Dezember 2009

    @Florian: (11,2% OT)
    Diesen Satz hier hab ich jetzt nicht das erste Mal gelesen:

    Es gibt noch eine dritte Gruppe an potentiell gefährlichen Objekte: die Kometen aus der Oortschen Wolke. Diese Wolke umgibt das Sonnensystem kugelförmig – ist aber sehr, sehr weit entfernt. Sie reicht fast bis zur Hälfte der Strecke zum nächsten Stern (Alpha Centauri) und enthält einige Milliarden Asteroiden.

    Wenn das “fast die Hälfte” bis zum nächsten Stern ist (der ja prinzipiell auch ein System haben kann), dann würde das doch bedeuten, daß sich die Oort’schen Wolken beider Systeme fast berühren – und es dann zumindest keinen interstellaren Leerraum gäbe, sondern nur einen “Oort’schen hintergrund”. Oder hab ich dawas vergessen? (Jaja, das klingt ein bißchen nach Ireneusz – ‘tschuldige *g*.)

  10. #10 schlappohr
    4. Dezember 2009

    “Bis wir also ganz genau wissen, ob Jupiter ein Freund oder Feind ist, wird noch ein bisschen Zeit vergehen.”

    Also wenn man sich das Diagramm oben mal anschaut, ist die Jupitermasse aber doch ziemlich optimal “gewählt” :-) Bei kleineren Massen steigt die Anzahl der Impacts deutlich an, bei noch größeren Massen nimmt sie hingegen kaum noch ab. Nur bei sehr kleinen Jupitermassen geht die Kurve nach unten, aber – wie Du schon gesagt hast – dann wäre wahrscheinlich eh alles anders. Die Frage ist, ob die Simulation für so kleine Massen noch aussagekräftig ist.

  11. #11 Christian W
    4. Dezember 2009

    @Bullet
    Ohne Florian zu sein vermute ich folgende Sachverhalte:
    – nicht jedes Sonnensystem muss eine O.W. haben (kann ja auch “deep space waste” irgendwelcher Ex-Himmelskörper sein, den wir uns nur eingefangen haben)
    – andere Sonnensysteme, andere O.W.-Orbits; vielleicht sind wir ja Teil der O.W. von Beteigeuze (von den Dimensionen her käme das ungefähr hin) 😉

  12. #12 Christian W
    4. Dezember 2009

    Ach, was ich überhaupt hier sagen wollte, habe ich natürlich wieder vergessen zu schreiben:

    Florian, danke für diesen tollen Artikel. Zum ersten Mal habe ich beim ersten Lesen alles verstanden. Werde ich weiterempfehlen.

  13. #13 Bullet
    4. Dezember 2009

    @christian W.:
    Is mir scho klar, daß nicht jedes System eine OW haben muß – aber es spricht ja nichts dagegen. Und das nächste System ist, afaik, das Alpha/Proxima Cen-System mit nur etwas über 4 LJ des Weges – und Wikiwiki behauptet, Alpha Cen sei
    Masse 1,105 ± 0,0070 M☉
    Radius 1,224 ± 0,003 R☉
    Leucht 1,522 ± 0,030 L☉
    OBTemp 5810 ± 50 K

    Also ein gut sonnenähnliicher Stern, der dann gut eine OW ähnlicher Ausdehnung haben könnte.

  14. #15 Christian W
    4. Dezember 2009

    @Bullet
    Ich hoffe, du hast das nicht falsch verstanden. Ich wollte dich keineswegs irgendwie belehren, sondern habe in’s Blaue spekuliert und gehofft, dass Florian das entweder richtig stellt oder zustimmt.

    @Florian
    Verdammt, es wird zunehmend schwierig, dich etwas zu fragen, was du noch nicht erklärt hast. Genau wie es immer schwerer wird, ständig im Hinterkopf zu behalten, was du schon alles erklärt hast… 😉

  15. #16 Florian Freistetter
    4. Dezember 2009

    @Christian: “Genau wie es immer schwerer wird, ständig im Hinterkopf zu behalten, was du schon alles erklärt hast… 😉 “

    Mir is es auch schon ein paar Mal passiert, das ich was schreiben wollte und dann bei der Recherche gemerkt hab, das ich schon was drüber geschrieben habe 😉 Ich habs leider verpasst, rechtzeitig eine Art Inhaltsverzeichnis oder einen Index für mein Blog anzulegen… und jetzt ist mir der Aufwand dafür zu groß.

  16. #17 Bullet
    4. Dezember 2009

    @Christian: nönö, keine Sorge. Wenns nu mal stimmt, laß ich mich ja auch belehren.
    @Florian: das Inhaltsverzeichnis wäre leider eine ziemlich gute Idee gewesen. Ich kann nicht einmal ein bissl mehr als die zuletzt auf der Startseite erschienenen Texte lesen. Oder eben die, auf die zuletzt geantwortet wurde. Oder auf die, die sich noch in meiner Browser-History befinden. Echt schade. Aber trotzdem danke für den Link.

  17. #18 Christian W
    4. Dezember 2009

    Bullet, da gibt es links in diesem Blog so Kästchen “Kategorien” und “Archiv” (unter dem ganzen höchstwichtigen und ultraspannenden Linkgedöns von Florian) mit vielen Links zu älteren Einträgen. Außerdem gibt es ganz oben im mittigen Bereich eines jeden Eintrags zwei Links “« vorheriger Beitrag” und “nächster Beitrag »”, die gänzlich überraschend zum jeweils vorher/nachher geschriebenen Eintrag führen. Wenn du möchtest, kannst du sogar von diesem Artikel aus über alle bisher von Florian geschriebenen bis zum allerersten überhaupt zurückgehen, indem du ca. 17 Millionen mal nacheinander auf “« vorheriger Beitrag” klickst. Bei mittlerer Lesegeschwindigkeit (ich denke, ich lese ungefähr durchschnittlich schnell) dauert die Lektüre rund 2 Wochen. :-)

  18. #19 Bullet
    4. Dezember 2009

    ähm … *räusper*
    geh weg. Du stinkst.

    Und ‘n Streber bisse auch. So.

  19. #20 Pete
    4. Dezember 2009

    @Christian W,
    das mit den zwei Wochen kommt gut hin, habe ich im Selbstversuch auch feststellen muessen 😉 (so bis halb drei Nachts…)

    @Bullet,
    na na…

  20. #21 rolak
    4. Dezember 2009

    hehe, ich hatte irgendwann mal aus Versehen bzw Zufall eine Archivmonatsurl generiert und mich händisch durch Einiges durchgearbeitet, die übersichtliche Form gefiel einfach besser als das artikelweise Vor- und Zurückhüpfen. _Viel_ später bemerkte ich dann die ready-made Archivlinks am linken Rande – tja, die Fähigkeit, Wesentliches zu übersehen, ist erschütternd gut ausgebildet und ziemlich resistent gegen die Anfechtungen der Realität 😉 ..was dann ja auch schon wieder unerwartet aber ungemein im Thema ist.

  21. #22 lüQ
    24. August 2010

    Hi

    einfach nur danke (und ich habs doch gewusst, wenn der kerl die rausschmeissen, kann dann auch nach innen =D)
    so jetz weiss ich mal wider etwas mehr

    danke für den beitrag (nochmals )

  22. #23 Yasi
    11. November 2012

    koennte jupiter mit der erde kollidieren?

  23. #24 Florian Freistetter
    11. November 2012

    @YasI: “koennte jupiter mit der erde kollidieren?”

    Nein, das ist absolut ausgeschlossen.

  24. #25 Outerrim
    Montabaur
    27. November 2013

    “…Und auch wenn man frühere Zeiten betrachtet, wäre die Erde ohne Jupiter vielleicht besser dran gewesen. Während der planetaren Migration in der Frühzeit des Sonnensystems hat Jupiter maßgeblich dazu beigetragen, dass die Erde gerade mit Asteroiden bombardiert wurde. Dieses Late Heavy Bombardement hätte es ohne Jupiter wohl nicht gegeben…”

    Aber man geht doch mittlerweile davon aus, dass durch das LHB der größte Teil des Wassers auf die Erde gebracht wurde und somit die Entstehung von Leben erst möglich wurde?! – Dann kann doch von “…ohne Jupiter vielleicht besser dran gewesen…”, eher keine Rede sein.

  25. #26 Florian Freistetter
    27. November 2013

    @Outerrim: “Dann kann doch von “…ohne Jupiter vielleicht besser dran gewesen…”, eher keine Rede sein.”

    Das habe ich im Artikel auch erklärt: Es macht sowieso keinen Sinn, nur einen Parameter des Systems isoliert zu verändern.