Ein neuer Mond von Neptun wurde gerade entdeckt
– Nachrichten vom 24. Februar 2019 –
Seit 2013 ist ein neuer Mond von Neptun bekannt, aber manchmal braucht es Zeit, um eine Entdeckung zu formalisieren. Es wurde Hippocamp genannt. Dieser Mond ist sehr klein und sieht daher aus wie ein Asteroid. Es könnte uns jedoch interessante Dinge über die Vergangenheit des Neptun-Mondsystems lehren.
Hippocamp zieht sich nur 12.000 Kilometer von Proteus entfernt ab, ein weiterer Mond mit einem Durchmesser von 400 km. Auf der Oberfläche des Proteus, Pharos, wurde ein riesiger Einschlagkrater beobachtet. Wir können uns vorstellen, dass Hippocamp während dieses Aufpralls geboren wurde. Bislang ist es jedoch schwierig, diese komplexen Systeme zu beobachten.
Ein oder zwei Mal pro Jahrzehnt erscheint ein großer dunkler Fleck auf Neptun
– Nachrichten vom 24. Februar 2019 –
Als die Raumsonde Voyager 2 über den Planeten Neptun flog, machte sie Aufnahmen eines großen dunklen Flecks am Äquator. Dieser dunkle Fleck war noch nie zuvor beobachtet worden. Es wurde dann angenommen, dass es ein beständiges Phänomen ist, wie der große rote Fleck des Jupiter. Es war jedoch unmöglich, die Entwicklung des dunklen Flecks zu beobachten, da es keine ausreichend leistungsfähigen Teleskope gab.
Nach der Korrektur des Hubble-Weltraumteleskopspiegels konnten wir Neptune Mitte der 1990er-Jahre endlich genau beobachten. Der große dunkle Fleck, den Voyager 2 entdeckt hatte, war verschwunden. Seitdem wurden dunkle Flecken, manchmal so groß wie die Erde, fünfmal auf der Oberfläche von Neptun auftauchen und verschwinden. Es ist daher ein wiederkehrendes Phänomen, das ein- oder zweimal pro Jahrzehnt auftreten würde.
Jedes Mal werden die dunklen Flecken von klaren Wolken begleitet. Tatsächlich scheinen die Wolken sogar der Ankunft der dunklen Flecken vorauszustehen. Zum Beispiel haben wir 2015 begonnen, klare Wolken zu beobachten, und einige Jahre später erschien ein neuer dunkler Fleck. Es wird angenommen, dass diese dunklen Flecken große Wirbel sind, die dem Jupiter-Phänomen ähneln. Da sie schnell erscheinen und verschwinden, ist dies die perfekte Gelegenheit, um zu verstehen, wie sich diese Strukturen bilden und zerstreuen.
In den frühen 2030er Jahren könnte eine Mission nach Neptun gestartet werden, um es besser zu wissen
– Nachrichten vom 31. Januar 2019 –
Über Neptun wissen wir noch nicht viel
Die Raumsonde Voyager 2 näherte sich in den späten 80er Jahren Neptune und Uranus. Während Jupiter und Saturn eigene Orbiter hatten, bleiben die beiden anderen riesigen Planeten des Sonnensystems fast unerforscht.
Neptun ist ein Eisriese. Seine Atmosphäre enthält große Mengen an flüchtigen Stoffen wie Wasser oder Ammoniak. Dies gibt Neptune seine einzigartige bläuliche Farbe. Wir können die Geschichte der Entstehung des Eisriesen und die Mechanismen, die sie animieren, noch nicht vollständig verstehen. Ein großer Teil der von uns entdeckten Exoplaneten gehört jedoch zu dieser Kategorie.
Neptun ist das 17-fache der Masse der Erde und hat einen Durchmesser von 50.000 Kilometern. Die Tage an Neptun dauern zwischen 16 und 17 Stunden. Mit seiner Neigung von 29 Grad ähnelt Neptune Mars oder der Erde. Neptun hat 14 Monde. Die Durchschnittstemperatur von Neptun ist die kälteste Temperatur, die auf einem Planeten aufgezeichnet wurde.
Die Entfernung ist ein großes Problem, um Neptun zu erkunden, aber es gibt Lösungen
Neptun ist wie Uranus ziemlich unbekannt. Es ist jedoch wichtig zu wissen, um die Geschichte unseres Sonnensystems und anderer Systeme zu verstehen. Sie sind logisch vorrangige Explorationsziele. Das Problem ist, dass Neptun und Uranus sehr weit vom Planeten Erde entfernt sind. Sie sind viermal weiter von der Erde entfernt als Jupiter. Die Weltraumsonden Galileo und Juno brauchten etwa fünf Jahre, um den Gasriesen in den Orbit zu bringen. Mit unseren derzeitigen Mitteln können wir nicht hoffen, eine solche Reise in akzeptabler Zeit zu unternehmen. Ohne Schwerkraftassistenzmanöver schätzen wir, dass es ungefähr 15 Jahre dauern würde, um Neptun zu erreichen.
Es gibt jedoch eine Umlaufmechanik. Die äußeren Planeten des Sonnensystems benötigen mehrere Jahrzehnte, um ihre Umlaufbahn zu vollenden. Sie sind daher oft nicht richtig ausgerichtet, um eine solche Reise zu ermöglichen, bestenfalls mehrmals pro Jahrhundert. Wir stellen uns also vor, dass ein auf Neptun startendes Raumschiff zumindest ein Gravitationsassistent um Jupiter durchführen würde. Dadurch konnte New Horizons um 20.000 km/h beschleunigen und die Fahrzeit um 3 Jahre auf Pluto verkürzen.
Es ist jedoch wichtig, dass eine Weltraumsonde nicht zu schnell fährt. Um eine Weltraumsonde in die Umlaufbahn eines Eisriesen bringen zu können, muss sie bei Ankunft langsamer werden. Ein Orbitaleinführmanöver kostet mehr Treibstoff, wenn eine Weltraumsonde mit hoher Geschwindigkeit ankommt. Das Problem ist, dass eine Raumsonde schnell gehen muss, da lange Fahrten die Zuverlässigkeit der Maschinen und die Effizienz des Plutoniums beeinflussen, das den Strom liefert. Wenn eine Weltraumsonde zu schnell geht, werden die Orbitaleinführmanöver zu teuer. Diese Gleichung war für Cassini, die mehr als drei Tonnen Treibstoff für die Orbitalinsertion um Saturn geladen hat, schwer zu lösen, was sie zu einer der massivsten Weltraumsonden macht, die jemals konzipiert wurden.
Die NASA plant, in den frühen 2030ern eine Mission zu Neptun und Uranus zu starten
Der einfachste Weg, um Neptun zu erreichen, wäre, die Idee aufzugeben, eine Weltraumsonde in die Umlaufbahn zu bringen, und mit einem Vorbeiflug zufrieden zu sein. Es genügt dann, während des ersten Schubes so viel Geschwindigkeit wie möglich zu sammeln und verschiedene Gravitationsunterstützungsmanöver durchzuführen. Wir könnten dann hoffen, in zehn Jahren mit einem relativ leichten Raumschiff zu Neptun und Uranus zu kommen. Die wissenschaftlichen Ergebnisse wären jedoch eher schwach, da wir nur den Flug der Voyager-2-Sonde reproduzieren würden. Wir sollten uns auf Neptun konzentrieren, während wir seine Monde vernachlässigen.
Dies ist eine sehr wichtige Verzögerung im Vergleich zu den wissenschaftlichen Ergebnissen, die wir erzielen könnten. Mit einem Budget von etwas mehr als 1,5 Milliarden US-Dollar bleibt eine solche Mission möglich. Die andere Lösung wäre, viel mehr für das Entwerfen eines Raumfahrzeugs mit 4 bis 7 Tonnen zu zahlen, das 12 bis 13 Jahre dauern würde, um sich einem der Eisriesen anzuschließen und in den Orbit zu gelangen. Bei mehrjährigen Studien vor Ort wären die wissenschaftlichen Ergebnisse notwendigerweise interessanter.
Im Jahr 2010 gab die NASA eine Studie zu mehreren Szenarien in Auftrag. Das Startfenster, um von der Gravitationshilfe von Jupiter zu profitieren und sich Neptun anzuschließen, ist zwischen 2030 und 2034. Wir können uns vorstellen, dass zwei Raumsonden in Richtung der beiden Ziele doppelt gestartet werden. Dies wäre möglich, vorausgesetzt, wir verwenden einen schweren Werfer und stimmen zu, viel Geld auszugeben.
Um die optimale Leistung bei der RTG zu erhalten, sollte sich die gesamte Mission auf maximal 15 Jahre erstrecken. Die Wahl des Antriebs konnte während des ersten Teils der Reise mit einem Ionenantrieb gemischt werden, gefolgt von einem chemischen Antrieb aus sechs astronomischen Einheiten der Sonne.
Die wissenschaftlichen Ziele werden durch die technologischen Entscheidungen der NASA beeinflusst
Die NASA hat zwölf wichtige wissenschaftliche Ziele für eine solche Mission festgelegt: das Verständnis der inneren Struktur des Planeten, seine Zusammensetzung, das Messen der Bewegungen der Atmosphäre, die Identifizierung der Monde usw. Natürlich benötigen alle diese Ziele den Einsatz von verschiedene wissenschaftliche Instrumente. Das Budget wird entscheiden, ob eine solche Mission mit zwei massiven Orbitern gestartet werden soll, die gleichzeitig für Neptun und Uranus gestartet werden. Sie können mit einer atmosphärischen Sonde ausgestattet sein. In diesem Fall können die wissenschaftlichen Ergebnisse sehr groß sein. Es ist wahrscheinlicher, dass sich die NASA aufgrund der Kosten einer solchen Mission entweder auf Neptun oder Uranus konzentriert. Es ist auch möglich, dass die US-Raumfahrtbehörde Europäer anbietet, mit ihnen zu arbeiten.
Unabhängig davon, welche Option gewählt wird, erfordert eine Mission nach Neptun oder Uranus eine technologische Entscheidung. Das Doppelantriebssystem würde beispielsweise eine doppelte Stromversorgung, Solarpanels und ein RTG erfordern. Die in der von der NASA in Auftrag gegebenen Studie vorgestellten Lösungen erfordern nur wenige neue technologische Entwicklungen, die es der NASA ermöglichen könnten, sie in naher Zukunft zu validieren. Anfang 2021 werden die Forschungsschwerpunkte der NASA für die nächsten 10 Jahre festgelegt. Wenn die Erkundung von Eisriesen in den Prioritäten der NASA aufgeführt ist, könnte eine solche Mission über ein großes Budget verfügen, was die Überlegung von ein oder zwei Orbitern nach Neptun und Uranus in Betracht ziehen könnte.
Auf Neptun und Uranus regnet es Diamanten
– Nachrichten vom 29. August 2017 –
Auf der Erde regnet es Wasser. Auf Titan regnet es flüssiges Methan. Und auf Uranus und Neptun regnet es Diamanten. In der Atmosphäre dieser gasförmigen Riesen sollen sich Diamanten bilden. Aber zum ersten Mal konnten die extremen Wetterbedingungen dieser Umgebungen auf der Erde wiederhergestellt werden. Forscher der Stanford University sind der Ursprung des Experiments. Um den Druck der Atmosphäre eines gasförmigen Riesen zu simulieren, verwendeten sie ultrakurze Laserpulse.
Das Ziel dieser Laser war ein Polystyrol, das Wasserstoff und Kohlenstoff enthielt. Die Theorie ist, dass diese zwei Elemente, wenn sie auf eine Temperatur und einen ausreichenden Druck gebracht werden, Diamant bilden können. Dies wurde in der Tat von den für das Experiment verantwortlichen Forschern beobachtet. Auf Uranus und Neptun würden die Bedingungen für die Diamantbildung etwa 8000 Kilometer von der äußeren Grenze der Atmosphäre entfernt liegen. Die Diamanten würden sich in ein paar tausend Jahren bilden und könnten ein Gewicht von mehreren Millionen Karat erreichen. Sie würden dann in das Zentrum des Planeten fließen. Wir stellen uns also vor, dass es im Herzen dieser gasförmigen Riesen einen riesigen Schatz gibt. Unglücklicherweise ist es ein Schatz, der für immer unzugänglich bleiben wird, weil die Druck- und Temperaturbedingungen, die in diesen Gebieten herrschen, das unvorsichtige Herannahen zerstören würden.
Die von Forschern der Stanford University verwendete Methode hat jedoch den Vorteil, dass sie zur Synthese künstlicher Diamanten verwendet werden kann. Diese versteckten Diamanten können nie gesehen werden, aber wenn man versteht, wie sie geformt sind, kann man besser verstehen, wie gasförmige Riesen arbeiten. Es bleibt zum Beispiel zu entdecken, was mit diesen Diamanten in den tieferen Schichten der Planeten geschieht. Es würde auf Uranus einen Zyklus von Diamanten geben, der mit dem Zyklus von Wasser auf der Erde vergleichbar ist.
Unser eigenes Sonnensystem birgt noch viele Überraschungen. Es erinnert uns auch daran, dass Uranus und Neptun noch sehr unbekannte Welten sind. Nur die Raumsonde Voyager 2 flog über sie hinweg. Wir wissen auch sehr wenig über ihre Monde. Es ist schade, diese Welten so fantastisch zu verlassen, ohne dass uns irgendeine Raumsonde informiert. Derzeit ist keine Mission für Uranus oder Neptun geplant. Wir müssen daher mit Beobachtungen mit Teleskopen zufrieden sein. Hoffentlich wird sich eine Weltraumbehörde eines Tages bemühen, eine Raumsonde in die Umlaufbahn um eine dieser beiden Welten zu bringen.
Das Wesentliche über Neptun
Neptun ist der achte Planet im Sonnensystem. Es ist so weit von der Sonne entfernt, dass es fast 165 Jahre dauert, um die Sonne zu umkreisen. Neptun wird von mindestens vierzehn Monden begleitet. Wir können andere entdecken, aber wie Uranus wurde Neptun bisher nur sehr kurz erforscht. Die Atmosphäre von Neptun ist sehr aktiv. Es wird von regelmäßigen Stürmen und starken Winden erfasst. Es ist der einzige Planet, der theoretisch entdeckt wurde, bevor er in der Praxis entdeckt wurde. Dies ist ein aussagekräftiges Zeugnis für die Wirksamkeit der Newtonschen Mechanik.
Bild von NASA / Voyager 2 Team [Public domain], über Wikimedia Commons
Quellen
