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Verstehen, wie Riesenplaneten entstehen

Ravit Helled sitzt in ihrem Büro im Gebäude Y11 auf dem Irchel-Campus der Universität Zürich. Sie hat ihren Sohn bei sich, der erst einige Wochen alt ist. „Ich hätte zwar an der NASA-Veranstaltung zur Ankunft von Juno bei Jupiter teilnehmen können, aber ich konnte nicht hin reisen, weil ich ein Kind erwartete“, erklärt Ravit Helled während sie ihr Baby in den Armen hält: „Dies ist ein wichtigerer Anlass.“
Ravit Helled doktorierte an der Tel-Aviv-Universität und verbrachte vier Jahre als Postdoc und Forscherin an der University of California in Los Angeles. Schon damals arbeitete sie im Juno-Team.

Ravit Helles ist Professorin an der Universität Zürich und Leiterin der Planest-Plattform für akademische Koordination. (Bild UZH)

Ravit Helled ist Professorin an der Universität Zürich und Leiterin der PlanetS-Plattform für akademische Koordination. (Bild UZH)

PlanetS: Was war Ihr Forschungsgebiet in Los Angeles?
Ravit Helled: Ich war seit 2007 Mitglied des Juno-Wissenschaftsteams. Die Forschungsziele und der wissenschaftliche Fokus von Juno passten sehr gut zu meinem Forschungsgebiet, der Entstehung von Riesenplaneten. Dann kehrte ich nach Israel zurück, wo ich eine Professoren-Stelle bekam. Im Juni zügelte ich nach Zürich. Dort bin ich Professorin und Leiterin der PlanetS-Plattform für akademische Koordination.

Was ist Juno?
Juno ist eine Raumsonde, welche die NASA zu Jupiter gesandt hat. Sie wird den Hauptplaneten des Sonnensystems 37 Mal umkreisen. Das Ende der Mission ist für den 20. Februar 2018 vorgesehen. Juno wird uns helfen, den Ursprung und die Zusammensetzung von Jupiter besser zu verstehen, und auch wie sich seine Zusammensetzung mit der Tiefe ändert. Obwohl ich nicht mehr in den USA arbeite, bin ich immer noch als Mitglied des Wissenschafts-Teams am Projekt beteiligt.

Was werden wir von Juno erfahren?
Es gibt verschiedene Instrumente auf der Sonde, welche Jupiters Gravitationsfeld und sein magnetisches Feld sowie die Atmosphärenzusammensetzung messen und die Polarlichter und geladenen Teilchen untersuchen. Es ist wirklich schwierig vorauszusagen, was wir von Juno lernen werden, da es immer Überraschungen gibt. Wir hoffen, dass wir das Gravitationsfeld und die innere Struktur, die für das Verständnis von Riesenplaneten wichtig ist, besser kennen werden. In den 90er Jahren beobachtete die Galileo-Sonde eine trockene Atmosphäre, der Wassergehalt war kleiner als erwartet, was eine Herausforderung für die Theorien zur Planetenentstehung bedeutete. Die gängige Erklärung lautet, dass die Sonde in einen „Hot Spot“, eine trockene Region mit geringem Wasseranteil, eingedrungen war. Juno wird helfen, dieses Rätsel zu lösen, da die Sonde den Wassergehalt hinunter bis zu höheren Drücken und über die gesamte Planetenoberfläche messen wird. Wir werden auch das magnetische Feld messen und die Geschwindigkeit, mit der sich Polarlichter entwickeln, um dieses Phänomen besser zu verstehen – sogar auf der Erde.

Was sind die Hauptfragen auf dem Gebiet der Riesenplaneten?
Wir wissen eigentlich nicht wirklich, wie Riesenplaneten geformt werden, und wie ihre Zusammensetzung mit ihrer Entstehungsgeschichte verbunden ist. Im Fall von Jupiter wollen wir wissen: wie, wo und wie lange? Die Bildung von Riesenplaneten zu verstehen, ist wichtig, weil diese als erste Planeten geformt werden. Und weil sie so massereich sind, können sie zu Störungen von kleinen Objekten führen und die Entstehung anderer Planeten im System beeinflussen. So könnte eine schnelle Entstehung von Jupiter wasserreiche Objekte wie Kometen in den inneren Teil des Sonnensystems treiben und der Erde Wasser liefern. Die Bildung der Riesenplaneten zu verstehen, ist entscheidend, wenn man wissen will, wie Planetensysteme entstehen.

Was ist Ihr Forschungsgebiet?
Ich interessiere mich für die Bestimmung von Jupiters Gravitationsfeld und die Messung des Wassergehalts. Jupiters Gravitationsfeld beeinflusst die Bewegungen der Juno-Sonde. Mithilfe des Dopplereffekts (der Frequenzverschiebung des Radiosignals, das empfangen und zur Erde zurückgeschickt wird) können wir Informationen über die Dichteverteilung im Innern von Jupiter und damit über dessen Zusammensetzung gewinnen. Indem man Informationen über den Wassergehalt und die Natur des magnetischen Feldes verbindet, kann man Jupiters innere Struktur besser eingrenzen.

Und die Planetenwanderung?
Das ist etwas schwieriger. Wenn wir mehr wissen über die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und den Wasseranteil, dann können wir vielleicht zeigen, wo der Planet gebildet wurde. Aber es gibt viele Unsicherheiten, und dies ist eine indirekte Schlussfolgerung. Deshalb denke ich nicht, dass man einen spezifischen Schluss ziehen kann.
Mit Cassini und Juno werden wir Messungen der beiden Riesenplaneten in unserem Sonnensystem haben.
Saturn hält man oft für einen Mini-Jupiter. Aber der Kern von Saturn scheint massereicher zu sein; und wir wissen nicht, wie sich die beiden Planeten unterscheiden und welches der Auslöser dafür war. Doch Cassini und Juno werden sehr ähnliche Messungen durchführen, wenn sie in mehr oder weniger als einem Jahr auf ihren Planeten stürzen (Juno am 20.2.18 und Cassini am 15.9.17). Dann werden wir sehr genaue Messungen bekommen, die es uns erlauben, die innere Struktur dieser beiden Planeten zu vergleichen.
Mit Jupiter (und Saturn) haben wir einen Testfall, der uns als Prototyp eines Riesenplaneten dienen kann. Dieses Wissen können wir dazu benutzen, das Innere der grossen Exoplaneten und deren Entstehungsgeschichte besser zu verstehen.

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