Neptun
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Auf Neptun ist es dunkel und kalt. Dazu gibt es Winde mit Geschwindigkeiten von über 2400 km/h, die Wolken aus gefrorenem Methan über den Planeten peitschen. Er ist der äußerste Planet des Sonnensystems und der einzige, der mit bloßem Auge nicht sichtbar ist, weshalb er vor seiner Entdeckung mathematisch vorhergesagt wurde.
Genau wie Uranus wird Neptun als Eisriese bezeichnet, da er aus den “planetaren Eisen” Wasser, Ammoniak und Methan besteht. Passenderweise ist es auf Neptun teilweise auch sehr kalt: In der obersten Wolkenschicht können die Temperaturen bis auf -220 Grad sinken, was nur etwa 50 Grad über dem absoluten Temperaturnullpunkt liegt. Im Planeteninneren herrschen jedoch Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius.
Die Schicht über dem Gesteinskern besteht vermutlich aus Wasser, Ammoniak und Methan. Ein Methanmolekül besteht aus Wasserstoff und Kohlenstoff. Unter den extremen Druck- und Temperaturbedingungen tief im Inneren des Planeten zerbricht dieses Molekül jedoch in Wasserstoff- und Kohlenstoffatome.
Die Kohlenstoffatome bilden unter den Bedingungen im tiefen Planeteninneren eine Diamantstruktur. Da die Klumpen von Kohlenstoffatomen schwerer sind als das umgebende Material, sinken sie tiefer in den Planeten hinab: Es regnet Diamanten.
Die Diamanten im Neptun bilden sich bei so hohen Drücken, dass wir Menschen nicht in der Lage sind, in den Planeten zu tauchen und diese Diamanten zu ernten. Aber wir können die extremen Temperatur- und Druckbedingungen in Laboren nachbilden, indem wir Kunststofffolien (die aus langen Ketten von Kohlenstoff und Wasserstoff, also Kohlenwasserstoffen, bestehen) mit Hochleistungslasern beschießen. Dabei können wir die Bildung von nanometergroßen Diamanten beobachten. An der Universität Rostock werden inzwischen auch komplexere Verbindungen untersucht, etwa PET, das man von Plastikflaschen kennt und das neben Kohlenstoff und Wasserstoff zusätzlich Sauerstoff enthält. Dadurch kann man das tiefe Innere von Neptun (und Uranus) nun etwas besser nachbilden.
Seitdem wir Weltraumteleskope haben, wurden einige Riesenstürme auf Neptun aufgenommen und in einigen Fällen auch ihre Entstehung, Entwicklung und ihr Ende. Beispielsweise hat das Hubble-Teleskop über zwei Jahre den Verlauf eines Riesensturm aufgenommen, der in diesem Zeitraum von 5000 km auf 3700 km geschrumpft ist. Neptuns großer dunkler Fleck ist ebenfalls ein Sturm.
Am 21. September 2022 hat das James Webb Space Telescope die bisher deutlichsten Bilder der Neptunringe der letzten 30 Jahre aufgenommen. Das Infrarotteleskop fotografierte mehrere helle dünne Ringe sowie die schwächeren Staubringe des Planeten. Die Voyager 2 – Raumsonde hatte während ihres Vorbeiflugs im Jahr 1989 einige dieser Ringe nachweisen können, dieses Bild allerdings ist das erste im Infrarotbereich.
Die Ringe haben sich vermutlich durch die Kollision früherer Neptunmonde gebildet.
Audioguide
Promovierende vom Institut für Physik der Uni Rostock geben spannende Einblicke in ihre Forschung und erklären das Weltall.
Schätzfrage
Im Inneren von Neptun herrscht ein Druck von 1.500.000 bar. Wie viele Elefanten müssten gleichzeitig auf einer Briefmarke balancieren, um diesen Druck zu erreichen?