Gibt es Wechselplaneten?

Wäre es möglich,.dass sich ein Gasriese und ein erdähnlicher Planet auf Austauschbahnen bewegen? Wäre so eine Kombination stabil? Meine ehemaligen Kollegen von der Astrodynamik-Gruppe der Universitätssternwarte Wien haben sich mit dieser Frage beschäftigt. Die überraschende Antwort ist: Ja, das würde funktionieren.

Man könnte beispielsweise Jupiter und die Erde nehmen, und beide in die habitable Zone der Sonne setzen. Wenn sie dann sehr eng beieinander liegende Bahnen haben, würden Jupiter und die Erde, genauso wie Janus und Epimetheus, bei jeder nahen Begegnung ihre Orbits tauschen! So eine Konfiguration ist für sehr lange Zeiträume stabil und es funkioniert auch, wenn man die Parameter der Planeten (Massen,…) in gewissen Grenzen ändert.

Aber könnte es in anderen Planetensystemen solche Wechselplaneten wirklich geben? Bei den Trojanerplaneten weiß man zumindest, dass sie entstehen können. Aber bei Wechselplaneten ist diese Frage noch unbeantwortet. Ich würde vermuten, dass sich zwei Planeten nicht direkt in einer Wechselkonfiguration bilden können. Aber vielleicht könnte durch irgendein katastrophales Ereignis (große Kollision) ein Planet abrupt seine Bahn ändern und zufällig in einer Wechselbahn landen. Gewaltige Kollisionen zwischen Protoplaneten kommen bei der Planetenentstehung vor. Aber es müsste schon ein sehr großer Zufall sein, wenn sich dann 2 Planeten tatsächlich in so einer Konfiguration zusammenfinden. Zwei Wechselplaneten in einem extrasolaren Planetensystem zu finden, ist also sehr unwahrscheinlich.

Aber wie schon gesagt: Dieses Thema wurde bis jetzt noch so gut wie gar nicht erforscht – vielleicht stehen die Chancen auch nicht ganz so schlecht. Und wir können in unserem Sonnensystem zumindest ein reales Beispiel beobachten! (In meiner Zeit am Institut in Wien habe ich mal die Asteroiden im Hauptgürtel auf mögliche weitere Kandidaten für Wechselbahnen untersucht – leider ohne Erfolg). Wir wissen also, dass es prinzipiell möglich ist!

Ob dann auf so einem Wechselplaneten auch Leben entstehen kann, ist wieder eine andere Frage. Man müsste noch untersuchen, wie sich die regelmäßig stattfindenen nahen Begegnungen auf das Klima des kleineren Planeten auswirken (eventuell sind die hier auftretenden Gezeitenkräfte nicht zu vernachlässigen). Aber falls es dort Leben gibt, wäre es wohl ein Paradies für Astronomen und Planetlogen: man braucht keine Raumsonden mühsam durchs All zu schicken – der andere Planet kommt netterweise immer wieder von selbst vorbei 😉

Und wer dachte, dass es nicht mehr seltsamer werden kann, der wird sich beim nächsten Teil der Serie wundern. Denn dann erzähle ich was über eine wirklich außergewöhnliche Konfiguration…

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Janus und Epimetheus mit den Ringen des Saturn ( (c) NASA)


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Kommentare (8)

  1. #1 Jane
    28. Dezember 2008

    “Allerdings sind Gasriesen ungeeignet für Leben wie wir es kennen.”

    Gibt es überhaupt irgendwelche Theorien, wie gasriesenkompatibles Leben aussehen könnte?

  2. #2 Odysseus
    28. Dezember 2008

    Sehr interessant. Schon cool genug, dass zwei etwa gleich schwere Objekte (Janus/Epimetheus) so etwas machen. Erst recht schwer vorstellbar, dass ein Gasriese und ein erdähnlicher Planet sich wirklich vertragen und einfach ihre Bahnen tauschen können; meine Intuition würde ja sagen, dass der kleine Planet in den Raum geschossen wird und der schwere gar nichts merkt. Aber okay, wenn Experten das durchgerechnet haben, will ich es mal glauben^^
    Wäre das nicht sogar experimentell prüfbar? Ich denke da an zwei schwere Satelliten oder so, die man in benachbarte Bahnen um die Erde oder Sonne bringt. Oder man manipuliert zwei Asteroiden — okay, dafür werden wohl kaum Forschungsgelder bewilligt 😉

  3. #3 Christian A.
    28. Dezember 2008

    @Odysseus: Ich glaube, in diesem Kontext zählen Simulationen mit Computern ebenfalls als Experiment – man muß sie nur richtig durchführen 😉
    Und nimm Janus und Ephitedingsda mal auch als geglücktes Experiment 😉 x2

    @Jane: Würde mich auch interessieren. Ich meine, auch schon vor relativ langer Zeit (laß es 15,20 Jahre sein), einen Geo-Artikel oder vergleichbares mit Illustrationen zu denkbaren Lebewesen, angepasst an unterschiedliche Bedingungen (Schwerkraft, Atmosphäre, und sonst so). Da waren auch quallenartige Wesen mit “Schwimmblasen” für Umgebungen hoher Gasdichte mit bei, allerdings dann auf einem Planeten mit fester Oberfläche. Und da liegt vermutlich der Knackpunkt für Theorien, weil für die Chemie des Lebens (die Biologie eben 😉 ) die Anwesenheit flüssigen Wassers Voraussetzung ist, vor allem bei der Entstehung des Lebens.

    Aber das sollte niemanden davon abhalten, für den Erkenntnisgewinn (oder die Unterhaltung) Hypothesen zu stricken, wie Leben auf einem Gasriesen aussehen könnte. Man verlegt zum Beispiel die Entstehung der Biomoleküle einfach nach außerhalb (Panspermie oder wie das heißt).
    Der Blog war ja letzt bei Larry Niven (Dyson-Sphere). In seinem “Known Universe” (Ringwelt) gibt es Lebewesen, die auf/in Gasriesen leben, bei ihm ist zum Beispiel Jupiter bewohnt. Inwieweit er dabei auf bestehende Theorien zurückgegriffen hat, weiß ich nicht.

  4. #4 Kathy
    28. Dezember 2008

    Faszinierend!

    Mal blöd gefragt: Was hätte dass den zB. für eventuelle Auswirkungen auf die Planetenoberfläche bzw. Leben darauf wenn so ein Wechsel stattfindet? Also wenn jetzt zB. Erde und Jupiter diesen lustigen Wechsel vollziehen würden, würde man davon auf der Erdoberfläche etwas mitkriegen?

  5. #5 Odysseus
    28. Dezember 2008

    Und nimm Janus und Ephitedingsda mal auch als geglücktes Experiment

    Wer sagt mir denn, dass diese Konfiguration stabil ist? Vielleicht gibt es die Monde auf diesem Orbit erst seit zweihundert Jahren und sie stürzen nächste Woche in den Saturn 😉
    Wenn selbst einfache Planetenbahnen langfristig chaotisch werden können, traue ich keinem Planetoiden/Satelliten/Oort-Objekt über den Weg. Ich würde jedenfalls keine Immobilien auf Janus kaufen^^

  6. #6 Jane
    28. Dezember 2008

    @Christian A.: Danke. Immerhin scheint es tatsächlich Hypothesen zu dem Thema zu geben.

  7. #7 florian
    28. Dezember 2008

    @Jane: Also Hypothesen gibts da einige. Carl Sagan hat sich da mal Gedanken drüber gemacht – find aber gerade keinen Link. Literarisch ist The Integral Trees von Larry Niven ein originelles Beispiel.

    @Odysseus: “Wer sagt mir denn, dass diese Konfiguration stabil ist?” Ich! 😉 Naja – das man ausrechnen. Die gravitative Wechselwirkung lässt sich leicht simulieren. Und wenn man das macht, sieht man, das diese Konfiguration seehr lange (Milliarden Jahre) problemlos funktioniert.

    @Kathy: Wie die Auswirkungen auf die Planeten wäre, hängt von der speziellen Konfiguration ab. Also davon, wie nahe sich die beiden bei einem Wechsel kommen. Das kann je nach Ausgangsituation mehr oder weniger nahe sein (ich erinnere mich leider nicht mehr daran, was wir damals berechnet haben). Aber so ein Gasriese kann schon ordentliche Gezeiten auslösen. Wie sich das dann auf vulkanische Aktivität, Tektonik und in Folge dann aufs Klima und Wetter auswirkt, kann ich leider nicht so schnell abschätzen. Vielleicht liest Ludmila mit und kann dazu was sagen. Als Planetologin hat sie da sicher mehr Ahnung als ich.

  8. #8 Ludmila
    29. Dezember 2008

    @Florian: Na danke 😉 Hmm, schwierig zu sagen. Man weiß ja von der Erde, dass selbst kleine Änderungen der Erdbahn massive Auswirkungen auf das Klima haben können. Insofern halte ich diesen Wechsel nicht gerade für gesund für ein stabiles Klima. Kann ich aber nicht so abschätzen, ob nicht vielleicht doch eine stabile Klimakonfiguration möglich wäre, so dass sich Wasser längere Zeit halten würde. Zumindest müsste das Klima aber ziemlich extrem schwanken. Für Landlebewesen womöglich sehr schwieriges Terrain.

    Was die Gezeiten angeht. Ich fürchte von der Warte her könnte es sehr ungemütlich werden. Da kennen wir als Anschauungsobjekte die Galileischen Monde. Es könnte so laufen wir bei Io. Der Planet wird dermaßen gezeitenmäßig durchgeknetet, dass wir hier weltweiten intensiven Vuklanismus hätten. Das wäre für Leben ziemlich ungesund.

    Als einzigen Ausweg würde ich einen Ozean-Planeten ansehen. So wie Europa. 90 km Ozean weltweit würde zumindest einige Problem lösen. Gezeitenwechselwirkung wäre dann lediglich eine weitere Wärme-/Mineralquelle. Klimaschwankungen wären gepuffert. Zumindest solange die Atmosphäre die Existenz von flüssigem Wasser über längere Zeit erlaubt. Das müsste man aber wirklich mal simulieren und ist eine reine adhoc Einschätzung.