Bevor es Welten, Ozeane oder gar festen Boden gab, gab es etwas weit weniger Beeindruckendes: eine Wolke. Ein riesiges, kaltes Gemisch aus Gas und Staub, das durch den Weltraum driftete. Keine Kontinente, keine Atmosphären, kein Leben, nur winzige Partikel, die in der Dunkelheit schwebten. Aus diesem unscheinbaren Anfang entstehen ganze Sonnensysteme!
Zu verstehen, wie diese Verwandlung geschieht, ist ein zentraler Bestandteil der Wissenschaft hinter der Plato-Mission der ESA. Durch die Untersuchung von Planeten die um andere Sterne kreisen hilft Plato den Wissenschaftlern dabei, nicht nur eine Karte der Planeten in unserer Galaxie zusammenzustellen, sondern auch zu verstehen, wie sie überhaupt entstehen.
Schritt eins: Ein Star wird geboren
Alles beginnt, wenn ein Teil einer riesigen Gas- und Staubwolke unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenfällt. Während dieser Teil schrumpft, dreht er sich schneller und flacht zu einer Scheibe ab, wie Pizzateig, der in der Luft gewirbelt wird. Wenn sich im Zentrum genügend Material angesammelt hat, entzündet sich ein Stern. Um ihn herum bleibt eine wirbelnde Scheibe aus Gas und Staub zurück. Diese wird als protoplanetare Scheibe bezeichnet, was so viel bedeutet wie „planetbildende” Scheibe, der Bereich um den Stern, in dem Planeten entstehen.
Schritt zwei: Vom Staub zu Kieselsteinen
Zunächst besteht die Scheibe aus mikroskopisch kleinen Körnern, die kleiner sind als Sand. Doch diese Körner bleiben nicht lange allein! Sie stoßen sanft aneinander und haften aneinander, wodurch immer größere Klumpen entstehen. Aus Staub werden Kieselsteine, und die Kieselsteine wachsen weiter.
Das mag langsam klingen, doch dieser Prozess spielt sich in enormen Dimensionen ab, wobei unzählige Kollisionen gleichzeitig stattfinden. Mit der Zeit werden diese kleinen Bausteine zu kilometergroßen Objekten, die als Planetesimale bekannt sind. Sie sind wie die ersten „Samenkörner“ der Planeten.
Schritt 3: Kollisionen erschaffen Welten
Sobald sich Planetesimale gebildet haben, übernimmt die Schwerkraft die Oberhand. Größere Objekte ziehen kleinere an, und die Kollisionen werden dramatischer. Einige prallen aufeinander und verschmelzen, wodurch sie größer werden. Andere zerbrechen und führen Material zurück in das System.
Diese chaotische Phase führt zur Bildung von Planetenembryonen, also Objekten, die groß genug sind, um eine nennenswerte Schwerkraft zu entwickeln. Doch sie sind noch keine vollwertigen Planeten.
Über Millionen von Jahren hinweg kollidieren und verbinden sich diese Embryonen weiter, räumen nach und nach ihre Umlaufbahnen frei und wachsen zu voll ausgebildeten Planeten heran. Die größten Körper wachsen, indem sie kleinere einfangen, bis nur noch wenige dominante Planeten übrig bleiben. Das Überleben der Stärksten – auf planetarische Art!
Schritt vier: Erwachsenwerden und neue Eindrücke sammeln
Während Planeten wachsen, beginnen sie sich zu verändern. Gesteinsplaneten wie die Erde bilden durch Abkühlung nach einer Phase wiederholter Einschläge feste Oberflächen. Gleichzeitig können Gase, die durch vulkanische Aktivität aus ihrem Inneren freigesetzt werden, Atmosphären bilden.
In den äußeren Regionen eines Sternensystems, wo es kälter ist, geschieht etwas anderes. Große Planetenkerne können riesige Mengen an Gas ansammeln und zu Gasriesen wie Jupiter und Saturn werden.
Deshalb enthalten Sternensysteme oft eine Mischung aus verschiedenen Welten: kleine, felsige Planeten näher am Stern und massive Gasriesen in weiterer Entfehrnung. Diese Unterschiede lassen sich alle auf die Bedingungen in der ursprünglichen Scheibe zurückführen, dies trifft auch auf unserem Sonnensystem zu.
Nicht alle Solaranlagen sind gleich
Eine der spannendsten Entdeckungen der modernen Astronomie ist, dass Planetensysteme ganz anders aussehen können als unser eigenes. Manche haben Riesenplaneten, die extrem nah an ihren Sternen liegen. Andere enthalten dicht gepackte Systeme aus kleinen Gesteinswelten. Am spannendsten ist, dass manche sogar Planeten in der bewohnbaren Zone beherbergen, wo die Bedingungen das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Planetenoberfläche ermöglichen könnten.
Die Plato-Mission soll diese Systeme im Detail untersuchen und Wissenschaftlern helfen, nicht nur zu verstehen, welche Planeten existieren, sondern auch, wie sie entstanden sind.
Ein Prozess, der Zeit braucht
Jede Phase baut auf der vorherigen auf und vollzieht sich so langsam, dass die Veränderungen auf menschlicher Zeitskala kaum wahrnehmbar wären. Die Planetenentstehung geschieht nicht über Nacht, sondern erstreckt sich über Millionen von Jahren und wird von Schwerkraft, Bewegung und unzähligen Kollisionen geprägt.
Selbst nachdem sich Planeten gebildet haben, entwickeln sie sich weiter, während sich Umlaufbahnen verschieben, Atmosphären sich verändern und Oberflächen durch Einschläge neu geformt werden. Mit anderen Worten: Ein Planetensystem ist nie wirklich fertig. Irgendwo entlang dieser Kette könnte, wenn die Bedingungen genau richtig sind, ein Planet wie die Erde entstehen. Die Plato-Mission zielt darauf ab, erdähnliche Planeten zu finden, und wird uns helfen herauszufinden, ob diese häufig vorkommen oder ob unser Planet vielleicht einzigartig ist.
