Neue Studie stellt die Klassifizierung von Uranus und Neptun als Eisriesen in Frage

Die traditionelle Vorstellung von Uranus und Neptun als sogenannte „Eisriesen“, deren Hauptbestandteile Wasser, Methan und Ammoniak sein sollen, wird durch eine neue Untersuchung in Frage gestellt. Die Ergebnisse dieser Studie, die im Dezember 2025 in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass diese äußeren Planeten möglicherweise einen deutlich höheren Gesteinsanteil aufweisen, als bisher angenommen. Die Wissenschaftler der Universität Zürich (UZH), Doktorand Luca Morf und Professor Ravit Hellel, präsentierten Daten, die diese Abweichung nahelegen. Dieses Resultat hat weitreichende Implikationen für die Modelle der Planetenentstehung, insbesondere da viele bekannte Exoplaneten ähnliche Größen wie Uranus und Neptun aufweisen.

Die Planeten, die jenseits der Gasriesen in unserem Sonnensystem angesiedelt sind, wurden lange Zeit als Eisriesen kategorisiert. Diese Einordnung basierte jedoch mehr auf theoretischen Annahmen als auf einer breiten empirischen Datengrundlage. Die Erforschung dieser Welten ist notorisch schwierig, da bisher nur die Raumsonde „Voyager 2“ sie im Rahmen ihrer Vorbeiflüge in den Jahren 1986 und 1989 inspiziert hat. Die UZH-Forscher verfolgten einen neuartigen, „kompositorisch agnostischen“ Ansatz bei der Modellierung. Diese Methode erlaubte die Generierung Tausender zufälliger Dichteprofile, wobei nur jene Profile selektiert wurden, die mit den tatsächlichen Beobachtungen von „Voyager 2“ übereinstimmten. Dies unterscheidet sich von früheren Modellen, die entweder eine starre Schichtstruktur vorschrieben oder sich auf vereinfachte empirische Profile stützten.

Die ermittelten besten Übereinstimmungen für die Zusammensetzung legen nahe, dass die Planeten primär gesteinsreich sein könnten. Die Analyse zeigt, dass das Verhältnis von Gesteinsmasse zu Wassermasse bei Uranus fast zehnmal höher sein könnte als bei Neptun, was auf eine signifikante innere Diversität zwischen den beiden Himmelskörpern hindeutet. Diese eher gesteinsbetonte Interpretation steht im Einklang mit den Zusammensetzungsdaten von Pluto, einem Objekt im Kuipergürtel, von dem bekannt ist, dass es zu etwa 70 Prozent aus Gestein und Metall besteht. Für Uranus reicht die Bandbreite der zulässigen Modelle über einen Faktor Hundert, was das Verhältnis von Gesteinsmasse zu Wasser von 0,04 bis fast 4 abdeckt.

Die neuen Modelle bieten zudem eine plausible Erklärung für die beobachteten chaotischen, multipolaren Magnetfelder beider Planeten. Das Forschungsteam fand heraus, dass Schichten von „ionisiertem Wasser“ in unterschiedlichen Tiefen unabhängige magnetische Dynamos erzeugen könnten. Dies würde die nicht-dipolaren Feldgeometrien erklären, im Gegensatz zum vergleichsweise einfachen, dipolaren Feld der Erde. Professor Hellel merkte an, dass die Untersuchungen darauf hindeuten, dass das Magnetfeld von Uranus tiefer entsteht als jenes von Neptun. Allerdings mahnen die Forscher zur Vorsicht, da erhebliche Unsicherheiten bestehen bleiben, bedingt durch das unzureichende Verständnis der Materialeigenschaften unter extremen inneren Drücken und Temperaturen.

Professor Hellel betonte, dass die derzeit verfügbaren Daten nicht ausreichen, um eine endgültige Entscheidung zwischen der Klassifizierung als Gesteinsriese oder Eisriese zu treffen. Spezialisierte Missionen sind unerlässlich, um die tatsächlichen inneren Strukturen aufzudecken. Zukünftige Erkundungen genießen bei den Raumfahrtagenturen hohe Priorität. Das Konzept der NASA, der „Uranus Orbiter and Probe“ (UOP), wird im Rahmen der Dekadenstudie 2023–2032 als Flaggschiff-Mission höchster Priorität eingestuft. Allerdings verzögert sich der voraussichtliche Starttermin aufgrund von Engpässen in der Plutoniumproduktion auf Mitte bis Ende der 2030er Jahre. China plant derweil die „Tianwen-4“-Mission, die einen Vorbeiflug an Uranus für etwa März 2045 vorsieht, nach einem geplanten Start um das Jahr 2030 herum.