Über dreißig Jahre nachdem Voyager 2 das einzige Raumschiff war, das Neptun überflog, hat das James Webb Space Telescope von NASA enthüllt, dass dieser entfernte Eisriese möglicherweise eines der dramatischsten Ereignisse in der Geschichte des Sonnensystems erlebt hat. Eine neue Studie, die in der aktuellen Ausgabe von Science Advances veröffentlicht wurde, weist darauf hin, dass der ursprüngliche Mondhaufen von Neptun vor Milliarden von Jahren größtenteils zerstört wurde und die heutigen inneren Monde und Ringe des Planeten aus den Trümmern entstanden sind. Diese Entdeckung liefert die bisher stärksten chemischen Beweise für eine lange umstrittene Hypothese.
Das Forschungsteam nutzte das Nahinfrarotspektrometer (NIRSpec) von Webb, um die Ringe von Neptun sowie seine drei innersten Monde Larissa, Galatea und Proteus zu beobachten. Mit Ausnahme von Proteus entdeckte das Teleskop auf der Oberfläche der drei Monde magnesiumreiche Schichtsilikate (Phyllosilikate), eine Art wasserhaltiges Tonmineral, das normalerweise nur bei langanhaltender Wechselwirkung zwischen flüssigem Wasser und Gestein entsteht. Allerdings wiesen alle beobachteten Monde und Ringe keine wasserstoffdominierenden Bestandteile auf.
Diese drei Monde sind zu klein, um genügend interne Wärme zu erzeugen, um flüssiges Wasser über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten. Daher schließen die Forscher, dass das betreffende Material höchstwahrscheinlich aus dem Inneren eines einst riesigen eisigen Körpers stammt, der in der frühen Geschichte von Neptun existierte.
Chemische Beweise unterstützen die Triton-Einfanghypothese
Diese Schlussfolgerung steht im Einklang mit einer langfristigen Hypothese, die Neptuns größten Mond Triton betrifft. Im Gegensatz zu den Hauptmonden, die Jupiter, Saturn und Uranus umkreisen, bewegt sich Triton auf einer retrograden Bahn um Neptun, was bedeutet, dass seine Umlaufbahn in die entgegengesetzte Richtung zur Rotation des Planeten verläuft. Wissenschaftler glauben daher seit langem, dass Triton nicht gleichzeitig mit Neptun entstanden ist, sondern nach der Bildung des Kuipergürtels von Neptun eingefangen wurde. Die Forscher sind überzeugt, dass der Einfang von Triton das ursprüngliche Mondsystem von Neptun grundlegend verändert hat. Mit der evolutionären Veränderung von Tritons Umlaufbahn könnte seine Schwerkraft das ursprüngliche Mondsystem von Neptun destabilisiert haben, was zu einer Kettenreaktion von Kollisionen führte, die den Großteil des ursprünglichen Systems zertrümmerte und einen Trümmerring bildete.
Nach einer langen Evolutionsperiode haben sich diese Trümmer wieder zusammengefügt und bilden die heutigen kleinen inneren Monde und den schwachen Ring von Neptun. Die Mineralien, die von Webb entdeckt wurden, bieten neue Beweise für dieses Szenario. Da wasserhaltige Tonminerale in den tiefen inneren Umgebungen großer Himmelskörper entstehen, glauben die Forscher, dass die Fragmente aus dem alten Inneren möglicherweise nach den Kollisionen erhalten geblieben sind und schließlich in die heute beobachteten Monde und Ringe integriert wurden.
Obwohl die Oberfläche von Proteus ähnliche wasserhaltige Materialien wie Larissa und Galatea aufweist, fehlen ihm die Schichtsilikate. Die Forscher vermuten, dass Proteus möglicherweise aus einem anderen Bereich des Trümmerrings stammt oder während des Entstehungsprozesses einer starken thermischen Dehydration ausgesetzt war. Sollte diese Interpretation zutreffen, bietet Webb den Wissenschaftlern eine seltene Gelegenheit, das innere Material eines nicht mehr existierenden Körpers zu untersuchen. Dies bedeutet auch, dass die geologische Geschichte des inneren Systems von Neptun weitaus komplexer ist, als bisher angenommen.
Webb erweitert den Beobachtungshorizont des Sonnensystems
Diese Entdeckung zeigt auch die fortwährende Erweiterung des wissenschaftlichen Spektrums des James Webb Space Telescope. Obwohl diese Beobachtungsanlage am bekanntesten für ihre Funktion ist, die frühesten Galaxien zu untersuchen und die Atmosphären entfernter Exoplaneten zu erforschen, zeigt ihr Infrarotinstrument das Sonnensystem selbst mit einer noch nie dagewesenen Klarheit. Durch die Identifizierung chemischer Merkmale, die in den fernen Monden und Ringen gespeichert sind, hilft dieses Teleskop den Wissenschaftlern, Ereignisse zu rekonstruieren, die vor Milliarden von Jahren stattfanden. Obwohl die Einfanghypothese von Triton nach wie vor die vorherrschende Erklärung für das einzigartige Mondsystem von Neptun ist, ziehen die Forscher auch eine andere Möglichkeit in Betracht – dass ein Himmelskörper ähnlicher Größe wie Pluto in der Nähe von Neptun vorbeigeflogen und durch die Schwerkraft des Planeten zerrissen wurde, was ähnliche Trümmer erzeugte.
Dennoch bleibt die Einfanghypothese von Triton aufgrund der vorhandenen Beweise die überzeugendste Erklärung.
Neptun ist bis heute einer der am wenigsten erforschten Planeten des Sonnensystems. Seit dem historischen Vorbeiflug von Voyager 2 im Jahr 1989 können Astronomen fast ausschließlich auf immer leistungsfähigere Teleskope zurückgreifen, um diesen fernen Planeten zu studieren. Während Webb nach und nach Details enthüllt, die zuvor schwer zugänglich waren, entdecken die Forscher ständig neue Beweise, die zeigen, dass hinter Neptuns scheinbar ruhiger Oberfläche eine äußerst aktive Vergangenheit verborgen liegt. Die neuesten Beobachtungen zeigen, dass die heutigen Monde und Ringe des Planeten nicht einfach Überbleibsel aus der Frühzeit sind, sondern Produkte eines alten Ereignisses, das das gesamte System grundlegend umgestaltet hat.
Durch die Rückverfolgung chemischer Merkmale, die in wenigen kleinen Monden gespeichert sind, setzen Wissenschaftler allmählich ein Kapitel der jahrmilliardelangen Geschichte des Sonnensystems zusammen.