Warum sind Uranus und Neptun keine kleinen Jupiter? - Warum Größe bei Riesenplaneten in die Irre führt | Fakten zum Einschlafen - Das Universum

0:04 Willkommen bei Fakten zum Einschlafen. Das Universum. Das Wort Riese hat uns in die Irre geführt, wenn wir an die großen Welten unseres Sonnensystems denken. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sind nicht einfach größere oder kleinere Versionen derselben Art von Planet. Sie bilden eine eigene Klasse von Himmelskörpern, die durch etwas Unsichtbares verbunden ist, das vollständige Fehlen einer festen Oberfläche. Diese Episode untersucht, was einen Riesenplaneten tatsächlich ausmacht und warum sein Durchmesser ein irreführendes Merkmal ist. Wir betrachten die tiefe, fluide Natur dieser Welten, in denen Wasserstoff unter extremem Druck zu einem leitfähigen Metall wird.

0:55 Die Folge ist eine klare Aufteilung in zwei physikalisch eigenständige Familien, die wasserstoffdominierten Gasriesen und die Eisriesen mit ihren schwereren Elementen. Diese inneren Strukturen erklären nicht nur die gewaltigen Magnetfelder, sondern auch die extremen Wettersysteme und Winde, die tausende Kilometer tief in die Planeten reichen.

1:19 Bei der Arbeit an dieser Episode kehrte ich immer wieder zu einer grundlegenden Frage zurück. Warum täuscht uns die Größe so grundlegend über die wahre Natur dieser Welten? Mich fasziniert, wie sehr sichtbare Eigenschaften wie Durchmesser oder Wolkendecken von unsichtbaren Prozessen im Inneren gesteuert werden. Es ist beruhigend zu wissen, dass selbst vertraute Objekte in unserem Sonnensystem physikalische Regime besitzen, die wir gerade erst zu begreifen beginnen. Das Wort Riese hat uns in die Irre geführt. Jupiter und Saturn sind nicht einfach größere Versionen der Erde. Uranus und Neptun sind nicht einfach kleinere Versionen von Jupiter. Es sind vier Welten, die durch etwas Unsichtbares verbunden sind, das

2:12 vollständige Fehlen einer Oberfläche, auf der man stehen könnte. Es gibt dort nur fluide Innere, in denen Wasserstoff zu Metall wird. In diesen Tiefen treibt Wärme aus dem Inneren der Planetenwinde an, die alles in unserer dünnen Atmosphäre in den Schatten stellen. Wenn wir zum Nachthimmel aufblicken und an die Riesenplaneten denken, stellen sich die meisten von uns zuerst Jupiter vor. Er ist gewaltig, mehr als elfmal so groß im Durchmesser wie die Erde. Er ist gebändert von Stürmen und gekrönt von einem jahrhundertealten roten Wirbel. Saturn folgt in unserer Vorstellung dicht dahinter. Seine Ringe fangen jedes Licht ein, das sie erreicht. Das sind die vertrauten Riesen, die wasserstoff - und heliumreichen Welten,

3:08 die jenseits der Gesteinsplaneten um die Sonne kreisen. Aber das Sonnensystem enthält noch zwei weitere Riesen weiter draußen und weniger leicht vorstellbar, Uranus und Neptun. Auch sie sind groß. Auch sie tragen Ringe und Monde. Auch sie rotieren schnell und erzeugen erhebliche Magnetfelder. Und doch sind sie nicht einfach kleinere Versionen von Jupiter und Saturn. Sie gehören einer physikalisch eigenständigen Familie an. Das Etikett Riesenplanet enthält, wie sich zeigt, zwei Arten von Welt.

3:49 Um zu verstehen, was sie verbindet und was sie trennt, müssen wir an dem offensichtlichen Merkmal vorbeisehen, ihrer Größe. Alle vier Riesenplaneten teilen etwas Grundlegendes, das die erdehnlichen Welten nicht haben. Ihnen fehlt eine flache, feste Oberfläche. Könnte man durch die Wolken von Jupiter oder Saturn hinabsteigen, durch die wasserstoffreichen Atmosphären von Uranus oder Neptun, fände man keine Kruste. Man fände keine Grenze, an der Gas endet und Boden beginnt. Stattdessen verdichtet und erwärmt sich die Atmosphäre allmählich, bis sie zu einem fluiden Inneren wird. Dieses Innere ist ein zusammenhängender Körper aus Materie, der sich wie eine Flüssigkeit oder ein stark komprimiertes Gas verhält und nicht wie ein starrer

4:45 Festkörper. Stellen Sie sich vor, Sie sinken durch Nebel, der langsam zu Sirup wird, dann zu etwas noch Dichterem. Das geschieht. über Tausende von Kilometern hinweg, statt an einer scharfen Schwelle. Der Druck im Zentrum von Jupiter wird auf mehrere 10 Millionen Mal den Atmosphärendruck der Erde geschätzt. Und doch gibt es keinen Boden, den man erreichen könnte, keinen Ort zum Stehen.

5:13 Dieses tiefe, fluide Innere ist eines der bestimmenden Merkmale der Klasse der Riesenplaneten. Es prägt alles andere an diesen Welten, wie sie rotieren, wie sie Magnetfelder erzeugen, wie ihre Wettersysteme funktionieren und warum ihre Radien uns so grundlegend darüber täuschen können, was sie tatsächlich sind. Um zu verstehen, warum die Größe als Definition versagt, müssen wir untersuchen, was geschieht, wenn man einem wasserstoffdominierten Planetenmasse hinzufügt. Jupiter hat bereits mehr als das 300 fache der Erdmasse. Saturn hat etwa 95 Erdmassen.

5:53 Es gibt Planeten außerhalb unseres Sonnensystems und auch braune Zwerge, die von einigen Jupitermassen bis zu etwa 80 Jupitermassen reichen. Das ist jene Schwelle, an der die Wasserstofffusion beginnt und ein Objekt zu einem Stern wird. Über diesen enormen Massenbereich hinweg ändert sich der Radius eines wasserstoffdominierten Körpers bemerkenswert wenig. Ein Planet mit der 10 -fachen Jupiter Masse hat nicht den 10 -fachen Jupiter -Durchmesser.

6:27 Er ist vielleicht nur geringfügig größer oder in manchen Fällen ungefähr gleich groß. Der Grund ist Kompression. Denken Sie daran, wie an das Zusammendrücken einer Feder. Mehr Masse presst den Wasserstoff fester zusammen, aber die Gesamtgröße wächst nicht proportional. Diese Analogie erfasst die grundlegende Intuition, auch wenn sie vereinfacht, was in der Tiefe geschieht. Dort führen Phasenübergänge wie die Umwandlung von molekularem Wasserstoff in metallischen Wasserstoffkomplexitäten ein, die eine mechanische Feder nicht hat. Dennoch bleibt die Kernidee gültig. Wasserstoff, das leichteste Element, ist unter dem unerbittlichen Druck der Schwerkraft außerordentlich komprimierbar.

7:19 Fügt man mehr Masse hinzu, wird der Wasserstoff fester zusammengepresst. Der Planet wird dichter, ohne proportional größer zu werden. Deshalb ist der Radius bei Riesenplaneten ein schlechter Stellvertreter für die Masse. Deshalb kann das Wort Riese nicht einfach sehr groß bedeuten. Wärme verkompliziert, das Bild zusätzlich. Eine Atmosphäre kann sich aufblähen. Wenn ein Planet erhebliche innere Wärme aus seiner Entstehung zurückbehält oder wenn er intensiver Bestrahlung durch einen nahen Stern ausgesetzt ist, kann diese thermische Energie die äußeren Schichten nach außen treiben. Dadurch wird der Radius über das Hinaus vergrößert, was Masse und Zusammensetzung allein vorhersagen würden. Umgekehrt kann ein

8:13 großer Vorrat an schweren Elementen den Radius nach innen ziehen. Schwere Elemente sind Materie. die schwerer ist als Wasserstoff und Helium, wie das Wasser, Methan und Ammoniak, die das Innere von Uranus und Neptun dominieren. Ein solcher Vorrat kann einen Planeten kompakter machen als eine Wasserstoff -Helium -Welt gleicher Masse. Das Ergebnis ist, dass zwei Planeten mit ähnlichen Durchmessern sehr unterschiedliche Massen, Zusammensetzungen und innere Strukturen beherbergen können. Die Größe allein sagt uns fast nichts darüber. was wir tatsächlich betrachten.

8:53 Das wird besonders wichtig, wenn wir braune Zwerge betrachten. Das sind substellare Objekte, Körper, die wie Sterne durch den Kollaps von Gaswolken entstehen, aber nicht genug Masse besitzen, um in ihrem Kern Wasserstofffusion aufrechtzuerhalten. Sie besitzen einen Massenbereich, der sich mit den massereichsten Riesenplaneten überlappt, von etwa 13 Jupitermassen bis etwa 80. Und hier liegt das Bemerkenswerte, braune Zwerge haben trotz ihrer anderen Entstehungsgeschichte und ihrer Fähigkeit zu kurzem Deuterium -Brennenradien, die denen von Riesenplaneten sehr ähnlich sind.

9:35 Ein brauner Zwerg mit der 20 -fachen Jupitermasse ist im Durchmesser nicht dramatisch größer als Jupiter selbst. Die Kompression des Wasserstoffs dominiert. Diese Überlappung ist eine warnende, Demonstration. Wenn wir Riesenplaneten allein über die Größe definieren, können wir sie nicht von braunen Zwergen unterscheiden. Wir verwischen dann eine Grenze, die echte physikalische Unterschiede in Ursprung, inneren Prozessen und Entwicklungsweg widerspiegelt. Größe ist mit anderen Worten als Definition nicht nur unzureichend, sie ist aktiv irreführend. Was also definiert einen Riesenplaneten?

10:22 Die Antwort liegt in Zusammensetzung, Masse innerer Struktur und dem Verhalten von Materie unter extremem Druck. Kehren wir zu den beiden Familien zurück und untersuchen wir, was Druck im Inneren dieser Welten tatsächlich bewirkt. Jupiter und Saturn, die Gasriesen, werden von Wasserstoff und Helium dominiert. In ihren äußeren Schichten existiert Wasserstoff als molekulares Gas. Das vertraute Herr 2, dem man im Labor begegnen könnte.

10:55 Aber steigt man tief genug hinab, wird der Druck erdrückend. Tausende Kilometer unter den sichtbaren Wolkendecken vollzieht Wasserstoff eine tiefgreifende Verwandlung. Die Moleküle zerbrechen. Die Elektronen, befreit aus ihren atomaren Bindungen, beginnen sich frei durch das Material zu bewegen. Wasserstoff ist metallisch geworden. Er ist immer noch ein Fluid, kein Festkörper, aber er leitet Elektrizität wie Metalle. Dieser metallische Wasserstoff ist eines der außergewöhnlichsten Materialien der Natur. Er existiert in gewaltigen Mengen im Inneren von Jupiter und Saturn. Die genaue Tiefe, in der dieser Übergang stattfindet und ob er allmählich oder über eine scharfe Phasenklänze erfolgt, bleibt ein aktives Forschungsthema. Messungen

11:51 von Raumfahrzeugen, insbesondere die Schwerkraft und Magnetfelddaten der Juno -Mission der NASA am Jupiter, haben diese Fragen eingegrenzt, aber nicht vollständig geklärt. Gesichert ist, dass metallischer Wasserstoff die starken Magnetfelder erzeugt, die wir beobachten. Jupiters Magnetfeld ist das stärkste aller Planeten im Sonnensystem, etwa 20 .000 Mal so stark wie das der Erde. aber immer noch erheblich. Seine Geometrie, fast perfekt ausgerichtet zur Rotationsachse, unterscheidet sich von Jupiters stärker geneigtem Feld. In beiden Fällen wirkt das leitende Fluid aus metallischem Wasserstoff in Bewegung gesetzt durch die schnelle Rotation des Planeten und seine innere Wärme als Dynamo. Dieser Dynamo wandelt kinetische

12:48 Energie in magnetische Energie um. Uranus und Neptun erzählen eine andere Geschichte. Auch sie haben wasserstoffreiche Atmosphären, aber unter diesen Atmosphären liegt ein viel größerer Anteil an schwererem Material. Der Begriff Eisliese ist die übliche Bezeichnung für diese Familie, auch wenn er sofort einer Klarstellung bedarf.

13:13 Diese Welten bestehen nicht aus Eis im alltäglichen Sinn. Die Eise in der Planetenwissenschaft bezeichnen flüchtige Verbindungen, die bei den Temperaturen und Drücken des äußeren Sonnensystems fest wären. Im Planeteninneren existieren sie aber als Fluide oder Hochdruckphasen, Wasser, Methan, Ammoniak und andere Materialien, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Unter den Wasserstoff Helium -Hüllen von Uranus und Neptun dominieren diese schwereren Elemente die Masse. Das Ergebnis ist eine andere innere Struktur und andere magnetische Eigenschaften. Die Magnetfelder von Uranus und Neptun sind nicht die relativ einfachen, annähernd die polaren Felder von Jupiter und Saturn. Die magnetische Achse der Erde ist etwa 11 Grad gegen

14:07 ihre Rotationsachse geneigt. Die magnetische Achse von Uranus ist etwa 59 Grad geneigt. Das ist eine dramatische Fehlausrichtung, die die Kompassnavigation fantastisch kompliziert machen würde, wenn Kompasse dort funktionierten. Darüber hinaus sind diese Felder vom Planetenzentrum versetzt. Das bedeutet, dass sie sich so verhalten, als wäre ihre Quelle zur Seite verschoben statt im Kern verankert. Sie sind außerdem multipolar mit komplexen Geometrien, die nahe legen, dass der Dynamo, der sie erzeugt, in einer dünnen Schale leitenden Fluids arbeitet und nicht in einer tiefen, ausgedehnten Schicht metallischen Wasserstoffs. Die genaue Konfiguration bleibt ungewiss. Modelle schlagen vor, dass der Dynamo

15:00 in einer Schicht aus ionischem Wasser oder ammoniakreichem Fluid arbeiten könnte, aber die Details werden erschlossen und nicht direkt beobachtet. Klar ist, dass dasselbe physikalische Prinzip, leitendes Fluid in Bewegung erzeugt, Magnetfelder auffallend unterschiedliche Beobachtungssignaturen hervorbringt, weil die leitenden Fluide selbst unterschiedlich sind. Die schnelle Rotation aller vier Riesen ist ein weiteres gemeinsames Merkmal mit unterschiedlichen Konsequenzen. Jupiter vollendet eine Rotation in knapp 10 Stunden. Saturn braucht etwas länger, etwa 10 ,5 Stunden. Uranus und Neptun rotieren langsamer etwa 17 bzw. 16 Stunden. Uranus' Rotation ist retrograd, entgegengesetzt zur Richtung der

15:53 meisten anderen Planeten. Das liegt daran, dass seine Rotationsachse so stark gekippt ist, dass er auf seiner Bahn um die Sonne im Wesentlichen auf der Seite rollt. Diese physische Ausrichtung macht den abstrakten Begriff retrograd, unmittelbar sichtbar. Dieses schnelle Drehen prägt die atmosphärische Zirkulation. Der Coriolis -Effekt, die Ablenkung bewegter Fluide durch ein rotierendes Bezugssystem, organisiert die Atmosphäre in Bänder und Strahlströme.

16:27 Jupiters äquatoriale Wolkenbänder sind das visuell auffälligste Beispiel, aber ähnliche Dynamiken wirken auf allen vier Welten. Die Winde selbst sind außergewöhnlich. Neptuns obere Atmosphäre weist Winde auf. die Überschallgeschwindigkeit erreichen, die schnellsten im Sonnensystem, obwohl der Planet von allen Riesen die geringste Sonnenenergie erhält. Jupiters Winde, gemessen durch Wolkenverfolgung und eingegrenzt durch Schwerkraftfeldmessungen von Juno, reichen tausende Kilometer tief in den Planeten hinein, weit unter die sichtbare Wolkendecke. Saturns Winde sind ähnlich tief, auch wenn ihre genaue Ausdehnung weniger präzise bekannt ist. Die Tiefe der Winde auf Uranus und Neptun ist noch unsicherer, ein Gegenstand aktiver

17:25 Modellierung statt fester Messung. Was die Belege nahelegen, ist, dass atmosphärische Zirkulation auf Riesenplaneten kein flaches Oberflächenphänomen ist, wie das Wetter auf der Erde, das auf eine dünne Haut der Atmosphäre beschränkt ist. Sie ist an das tiefe, fluide Innere gebunden. Sie wird angetrieben von Wärme, die von unten aufsteigt, ebenso wie von Sonnenenergie, die oben absorbiert wird. Das bringt uns zu einem der aufschlussreichsten Merkmale der Riesenplaneten, ihrer inneren Wärme, dem verborgenen Wettermotor, der ihre Atmosphären antreibt. strahlen mehr Energie ab, als sie von der Sonne erhalten, aber das Ausmaß variiert enorm und erzählt uns von ihrer thermischen Geschichte.

18:17 Jupiter strahlt fast doppelt so viel Energie ab, wie er an Sonnenlicht aufnimmt. Diese überschüssige Wärme ist primordial, übrig geblieben aus der Entstehung des Planeten und seiner gravitativen Kontraktion. Sie wird ergänzt durch das langsame Absinken von Helium durch die Schicht metallischen Wasserstoffs. Ein Prozess, der zusätzliche Energie freisetzt. Saturns Überschuss ist im Verhältnis zu seiner Größe noch dramatischer. Er strahlt etwa das zweieinhalbfache der Sonnenenergie ab, die er empfängt. Auch Neptun besitzt eine erhebliche innere Wärmequelle und strahlt etwa das zweieinhalbfache seines solaren Inputs ab, obwohl er in 30 -fachem Erdatstand um die Sonne kreist. Das bedeutet, dass diese Planeten einen großen Teil ihres eigenen

19:12 Wetters von innen erzeugen, unabhängig vom Sonnenlicht, das die Zirkulation der Erde antreibt. Uranus fällt heraus. Er strahlt im Wesentlichen keine überschüssige Wärme ab oder höchstens einen winzigen Bruchteil über dem solaren Gleichgewicht. Seine Effektivtemperatur liegt kaum über dem, was Sonnenlicht allein vorhersagen würde. Für diese Anomalie gibt es keine gesicherte Erklärung. Vorgeschlagene Mechanismen umfassen, unterdrückte Konvektion durch Zusammensetzungsgradienten im Inneren, einen früheren gewaltigen Einschlag, der einen Großteil der primordialen Wärme ausgetrieben hat oder eine Kombination von Faktoren. Die Unsicherheit ist echt und wichtig. Sie erinnert uns daran, dass selbst bei einem Planeten, der von einem

20:06 Raumfahrzeug besucht wurde, Grundlegende Fragen zur inneren Struktur und thermischen Entwicklung offen bleiben. Vor Jager 2 flog 1996 ein Uranus vorbei. Die innere Wärme ist nicht bloß eine Kuriosität der Planetengeschichte. Sie ist der Motor, der das Wetter antreibt. Auf der Erde treibt das an der Oberfläche und in der Atmosphäre absorbierte Sonnenlicht den größten Teil unserer Zirkulation an. Auf Riesenplaneten, besonders den weiter entfernten, wo das Sonnenlicht schwach ist, dominiert die innere Wärme oder trägt wesentlich bei. Diese Wärme steigt durch das fluide Innere auf. Sie treibt Konvektion an. Sie speist die gebändeten Strahlströme und erhält die enormen Sturmsysteme. Jupiters großer roter Fleck, ein

21:03 Sturm, der größer ist als die Erde und seit Jahrhunderten besteht, bezieht seine Energie vermutlich aus aufsteigender Wärme von unten sowie aus Wechselwirkungen mit den umgebenden Strahlströmen. Neptuns Überschallwinde werden trotz der gewaltigen Entfernung des Planeten von der Sonne als Ausdruck dieses inneren Wettermotors verstanden. Die Verbindung zwischen verborgener Wärme und sichtbarer Atmosphäre ist eine der Möglichkeiten, wie wir das untersuchen, was wir nicht direkt sehen können. Ringe und Monde erfüllen eine ähnliche Sondenfunktion. Alle vier Riesenplaneten besitzen Ringsysteme, auch wenn die des Saturn bei weitem die ausgedehntesten und visuell auffälligsten sind. Diese Ringe sind keine bloße Dekoration.

21:54 Ihre Struktur, ihre Lücken, ihre Wellen und Nachläufe werden durch gravitative Wechselwirkungen mit nahen Monden und durch das Gravitationsfeld des Planeten selbst geformt. Wenn Wissenschaftler die präzisen Bahnen von Monden und die Feinstruktur von Ringen messen, messen sie das Gravitationsfeld, das sie formt. Das Gravitationsfeld eines Planeten wiederum spiegelt wieder, wie die Masse in seinem Inneren verteilt ist. Konzentrierte Masse nahe dem Zentrum sieht anders als Masse, die über ausgedehnte Schichten verteilt ist. Indem Forscher untersuchen, wie sich Ringe und Monde bewegen, können sie auf die innere Massenverteilung einer Welt schließen, die sie nicht betreten können.

22:45 Die Juno -Mission am Jupiter nutzte ähnliche Prinzipien direkt, indem sie das Gravitationsfeld des Planeten mit außerordentlicher Präzision maß, um darauf zu schließen, wie die Masse in der Tiefe verteilt ist. Dadurch konnte sie eingrenzen, wie tief die atmosphärischen Winde reichen. Das Magnetfeld liefert eine weitere solche Sonde.

23:10 Seine Stärke, Geometrie und zeitlichen Veränderungen verraten Ort und Natur des leitenden Fluids, das es erzeugt. Magnetfelder sind in diesem Sinn wie Röntgenaufnahmen planetarer Inneren, auch wenn der Vergleich unvollkommen ist. Sie zeigen Leitfähigkeit und Fluidbewegung, nicht die detaillierte Zusammensetzung. Jupiters Feld, dominiert von metallischem Wasserstoff tief im Inneren, ist stark und relativ dipolar. Das des Saturn ist schwächer und achsensymmetrischer. Die Felder von Uranus und Neptun, geneigt und versetzt, legen einen Dynamo nahe, der in einer begrenzteren Schale arbeitet, passend zu ihrer Eisriesenzusammensetzung.

24:00 Jedes beobachtbare Merkmal, Wärme, Winde, Ringe, Magnetfeld, wird zu einer Art indirekter Messung. Es wird zu einem Weg, Die Struktur von Regionen zu erschließen, die kein Raumfahrzeug erreichen kann. Treten wir einen Schritt zurück und betrachten wir, welches Bild sich ergibt. Die vier Riesenplaneten unseres Sonnensystems sind vereint durch ihre tiefen, fluiden Inneren, ihr Fehlen flacher, fester Oberflächen, ihre schnelle Rotation, ihre Ring - und Mondsysteme und ihre erheblichen Magnetfelder.

24:37 Diese gemeinsamen Merkmale machen sie zu einer echten Klasse. Verschieden von den erdähnlichen Planeten mit ihren felsigen Krusten und dünnen Atmosphären. Aber innerhalb dieser Klasse existieren zwei Familien. Die Gasriesen Jupiter und Saturn sind Wasserstoff - und Helium -dominierte Welten, in denen Druckwasserstoff in einen metallischen Leiter verwandelt. Dieser Leiter erzeugt starke Magnetfelder und erlaubt trotz erdrückender zentraler Drücke eine enorme atmosphärische Ausdehnung.

25:11 Die Eisriesen Uranus und Neptun enthalten unter ihren wasserstoffreichen Atmosphären einen viel größeren Anteil schwererer Elemente. Das führt zu kompakteren inneren, anderen magnetischen Geometrien und unterschiedlichem thermischem Verhalten. Beide Familien sind nicht deshalb Riesen, weil sie groß sind, sondern weil ihre Zusammensetzung Masse und innere Physik sie in ein Regime versetzen, in dem Materie sich als tiefes Fluid verhält. In diesem Regime verwandelt, druckgewöhnliche Elemente in außergewöhnliche Zustände. Dort sind die messbaren Eigenschaften Wärme, Winde, Felder, Ringe, Folgen unzugänglicher Prozesse weit unter den Wolken. Der Radius dieser Welten ist ein sekundäres Ergebnis, kein bestimmendes

26:02 Merkmal. Er wird geformt durch Kompression. durch thermische Aufblähung, durch den Vorrat an schweren Elementen und durch die besondere Geschichte jedes Planeten. Ein wasserstoffdominierter Planet mit vielfacher Jupitermasse kann im Durchmesser kaum größer sein. Ein brauner Zwerg, entstanden wie ein Stern entstehen könnte, kann im Radius vollständig überlappen, trotz anderem Ursprung und anderer innerer Physik. Diese Objekte Riesen zu nennen, Weil sie groß sind, heißt zu übersehen, was sie tatsächlich zu dem macht, was sie sind.

26:42 Es sind Welten, in denen die vertrauten Kategorien von Gas, Flüssigkeit und Festkörper sich unter Druck auflösen. Dort wird Wetter von Wärme aus den Tiefen des Planeten angetrieben. Dort werden die Magnetfelder, die sie umgeben, von leitenden Fluiden in Bewegung erzeugt, tausende Kilometer unter jeder sichtbaren Oberfläche. Was wir über diese Welten verstehen, ist beträchtlich, aber unvollständig. Wir kennen die grobe Zusammensetzungsteilung zwischen Gasriesen und Eisriesen. Wir wissen, dass metallischer Wasserstoff in Jupiter und Saturn existiert und dass etwas anderes die Felder von Uranus und Neptun erzeugt. Wir wissen, dass Winde tief eichen, dass Wärme die Zirkulation antreibt, dass Ringe und Monde und Magnetfelder

27:33 offenbaren, was wir nicht sehen können. Aber die genaue Struktur der Inneren der Eisriesen bleibt ungewiss. Die Tiefe der Winde auf Uranus und Neptun ist nicht gut eingegrenzt. Der Grund für Uranus' anormale Kühle ist nicht geklärt. Die Grenze zwischen den massereichsten Riesenplaneten und den masseärmsten braunen Zwergen ist ebenso eine Frage der Definition wie der Physik. Sie spiegelt unsere Kategorien mehr wider als irgendeine scharfe, natürliche Trennung. Diese Unsicherheiten sind keine Fehlschläge. Sie sind die Grenzen eines Fachgebiets, das durch Raumfahrzeugmessungen verändert wurde und durch künftige Missionen, die sich erst in der Planung befinden, erneut verändert werden wird. Die Riesenplaneten lehren

28:25 uns, dass das Sonnensystem nicht einfach eine Ansammlung von Welten verschiedener Größen ist. Es ist eine Ansammlung physikalisch unterschiedlicher Regime, jedes mit seinem eigenen Verhalten, seiner eigenen Geschichte, seiner eigenen Beziehung zwischen dem, was wir beobachten können, und dem, was wir erschließen müssen. Wenn wir Jupiter betrachten, sehen wir eine Welt, in der Wasserstoff zu Metall wird. Wenn wir Uranus betrachten, sehen wir eine Welt, in der schwerere Elemente unter einem dünnen atmosphärischen Schleier dominieren.

29:03 Beide sind Riesen. Keiner wird durch seinen beeindruckenden Durchmesser definiert. Beide werden durch das definiert, was darunter liegt, durch die Verwandlung von Materie unter Druck, durch den Fluss von Wärme und Fluid in einem tiefen Inneren, das keine Oberfläche zum Stehen hat. Das Wort Riese, richtig verstanden, bezieht sich nicht auf Größe, sondern auf eine Art von Welt. Es bezieht sich auf ein physikalisches Regime, das unser eigener Planet nicht betritt und das wir gerade erst zu begreifen beginnen.