Unsere Welt zu verstehen:  Planetensysteme

Harald Lesch ( in Wie das Staunen ins Universum kam, 2016, S. 141-148 ):

 
Vor 4,6 Mrd. Jahren wuchs im Inneren einer in sich zusammenstürzenden Gaswolke unsere Sonne heran.
 
Ein Teil des Gases konzentrierte sich um den jungen Stern in Form einer flachen, um ihn rotierenden Scheibe aus Gas und Staub. Sie war deutlich masseärmer als die gerade entstehende Sonne und reichte bis auf etwa 15 Mrd. Kilometer in den Raum hinaus.
 
Alle Planeten entstanden in dieser Scheibe, und so bewegen sie sich bis heute in nahezu ein und derselben Ebene um die Sonne.
 
 
Planetenentstehung läuft in zwei Phasen ab:
 
In Phase 1 beginnt die Entwicklung mit zufälligen Zusammenstößen der anfangs gleichmäßig in der Scheibe verteilten Staubpartikel. Sie bilden Klümpchen, die schließlich zu Klumpen und immer größeren Brocken heranwachsen. Diese sog. Planetesimale können schon mal einige Hundert Kilometer Durchmesser haben. [Nebenbei: Was hier als » Staub « bezeichnet wird, sind in früheren Sternen erbrütete Atome scwerer als Wasserstoff und Helium. Vor allem Supernovae haben sie in den Raum hinaus geblasen.]
 
In Phase 2 vereinigen sich diese "Planetenembryonen" durch Zusammenstoß zu noch größeren Objekten, die umso schneller wachsen, je massereicher sie schon sind. Ihr Wachstum ist beendet, wenn — so etwa nach 100 Mio Jahren — fast aller Staub verbraucht ist: Merkur, Venus, Erde und Mars sind geboren.
 
Gasplaneten können sich nur in den äußeren Bereichen der Scheibe bilden. Dort nämlich ist die Temperatur hinreichend niedrig, so dass die Schwerkraft der Felsenkerne Gasmoleküle festhalten kann. Die Kerne der äußeren Planeten sammeln so große Mengen an Gas an. Jupiter etwa wuchs in nur etwa 1 Mio Jahre auf 317 Erdmassen an. Er wurde doppelt so schwer wie alle anderen Planeten zusammen.
 
Die Planeten, die heute noch im Sonnensystem existieren, sind die Gewinner der vielen Zusammenstöße am Anfang.
 
Man beachte: Alle Körper, die auf stark elliptischen Bahnen durchs Sonnensystem vagabundieren, hatten eine viel größere Wahrscheinlichkeit, mit anderen zu kollidieren. Daher sind sie längst verschwunden. Nur noch kleine Felsbrocken durchkreuzen als Kometen oder Asteroiden das Sonnensystem auf ausgeprägt elliptischen Bahnen. Die übrigen Planeten aber haben nahezu kreisförmige Bahnen (maßstabsgetreu auf ein Blatt DIN A4 gezeichnet würde man sie gar nicht mehr als elliptisch erkennen). Nahezu kreisförmige Bahnen geben dem Sonnensystem Stabilität und garantieren, dass es das jeweils ganze Jahr über auf keinem dieser Planeten allzu großen Temperaturschwankungen auftreten — eine wichtige Voraussetzung dafür, dass sich dort Leben entwickeln kann.
 
 
 
Man geht heute davon aus, dass Planetensysteme sich erst zu bilden begannen, nachdem das Universum schon etwa 9 Mrd. Jahre alt war:
 
Die Beobachtungen von extrasolaren Planetensystemen (natürlich alle in unserer Milchstraße) weisen ganz klar darauf hin, dass nur Sterne, die mindestens so viel schwere Elemente wie unsere Sonne enthalten — also keinesfalls älter sind als sie —, von Planeten umkreist werden. Möglicherweise ist unser Sonnensystem sogar eines der ältesten Planetensysteme in der Milchstraße.