Wissenschaftler haben möglicherweise die Antwort auf das geheimnisvolle Magnetfeld von Uranus und Neptun gefunden, das sich grundlegend von dem anderer Planeten unterscheidet. Statt exotischer Materialien oder eines mysteriösen Diamantenreigens könnte die Ursache in einer unerwarteten Schichtung des inneren Aufbaus dieser Eisriesen liegen.

Die beiden Planeten sind faszinierende, jedoch kaum erforschte Objekte in unserem Sonnensystem. Bislang hat nur die Voyager 2 sie aus nächster Nähe untersucht, was die Datenlage über ihre inneren Strukturen stark einschränkt. Nun haben Planetenforscher herausgefunden, dass Uranus und Neptun möglicherweise aus mehreren nicht miteinander mischbaren Schichten bestehen. Diese bestehen aus Wassereis und Ammoniak in der oberen Schicht, während tiefere Schichten stickstoffhaltige Kohlenwasserstoffe enthalten, die die Bildung eines tiefreichenden Magnetdynamoes verhindern.

Das rätselhafte Magnetfeld der beiden Eisriesen hat mindestens vier Pole, im Gegensatz zum typischen zweipoligen Magnetfeld der Erde, das durch Konvektionsströmungen im flüssigen Inneren erzeugt wird. Forscher haben nun herausgefunden, dass für ein nicht-zweipoliges Magnetfeld die Strömungen in einem relativ dünnen, äußeren Bereich konzentriert sein müssen.

Eine der spannendsten Hypothesen besagt, dass das Wasser in den tiefen Schichten einen superionischen Zustand erreichen könnte, in dem Sauerstoffatome ein festes Gitter bilden, während Wasserstoff-Ionen sich frei bewegen. Eine andere Theorie spricht von einem Diamantregen, der durch Hochdruckverhältnisse im Inneren der Planeten entstehen könnte. Die neuesten Computersimulationen, die von Burkhard Militzer von der University of California, Berkeley, durchgeführt wurden, zeigen jedoch, dass die wasser- und ammoniakhaltige Schicht in einer Tiefe von etwa 8.000 Kilometern Leitfähigkeit aufweisen kann und somit als Magnetdynamo fungiert.

Darunter befindet sich eine Zone aus stickstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen, die durch unterschiedliche Dichte und chemische Zusammensetzung eine vertikale Strömung blockiert. Dies könnte die vielfältigen Magnetfelder von Uranus und Neptun erklären und zeigt, dass das Innere der Eisriesen einer Trennung ähnelt, wie sie bei Öl und Wasser beobachtet wird.

Diese neue Erkenntnis könnte weitreichende Implikationen für unser Verständnis der Dynamik von Planeten bieten und die Forschung in der Zukunft noch weiter ankurbeln. Laborexperimente unter Hochdruckbedingungen könnten möglicherweise die inneren Strukturen der Eisriesen bestätigen, und zukünftige Missionen zu diesen fernen Welten könnten noch mehr Licht ins Dunkel bringen. Wissenschaftler sind gespannt auf die kommenden Herausforderungen in der Planetenerforschung und die unerforschten Geheimnisse, die Uranus und Neptun möglicherweise noch bereithalten.

(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; doi: 10.1073/pnas.2403981121)