Neptun
Der entfernteste Planet des offiziellen Sonnensystems — entdeckt nicht durch Beobachtung, sondern durch Berechnung.
Physikalische Eigenschaften
Neptun verdankt sein tiefes, gesättigtes Blau dem Methan seiner Atmosphäre, das rotes Licht absorbiert — ein intensiveres Blau als jenes von Uranus, obwohl beide Planeten eine sehr ähnliche Zusammensetzung haben, aus noch wenig verstandenen Gründen. Er ist ein Eisriese, ein Begriff, der einen an Wasser, Ammoniak und Methan reichen Mantel aus dichten Fluiden bezeichnet — ganz anders als der Wasserstoff und das Helium, die Jupiter und Saturn dominieren.
Neptun hält den Rekord der heftigsten je auf einem Planeten des Sonnensystems gemessenen Winde: bis zu 2.100 km/h, also Überschallgeschwindigkeit — und das, obwohl der Planet nur etwa 1/900 der Sonnenenergie erhält, die die Erde bekommt — ein Paradox, das auf eine noch schlecht erklärte interne Wärmequelle hindeutet.
Monde
Triton, sein größter Mond, ist ein Sonderfall: Er ist der einzige große Satellit des Sonnensystems, der sich retrograd bewegt, also entgegengesetzt zur Rotation seines Planeten — ein starkes Indiz dafür, dass es sich um ein aus dem Kuipergürtel eingefangenes Objekt handelt und nicht um einen an Ort und Stelle entstandenen Mond. Triton besitzt aktive Geysire aus gefrorenem Stickstoff und eine dünne Atmosphäre, trotz einer der kältesten Oberflächentemperaturen des Sonnensystems (etwa -235 °C).
Die 15 weiteren bekannten Monde Neptuns sind deutlich kleiner und wurden größtenteils erst beim Vorbeiflug von Voyager 2 oder mithilfe moderner Teleskope entdeckt.
Triton, ein eingefangener Mond
Dieses Mosaik, zusammengesetzt aus den besten Bildern, die Voyager 2 bei ihrem einzigen Vorbeiflug 1989 aufnahm, zeigt die erstaunlich junge Oberfläche Tritons: wenige Einschlagkrater, dafür ein sogenanntes „Melonenhaut"-Terrain, durchzogen von Graten und Senken, deren Ursprung umstritten bleibt, sowie dunkle Streifen, die vermutlich Spuren seiner aktiven Stickstoffgeysire sind, verweht von Winden der oberen Atmosphäre.
Seine retrograde Rotation lässt sich nicht durch eine Entstehung an Ort und Stelle um Neptun erklären, sondern durch eine gravitative Einfangung: Triton wäre demnach ein ehemaliges Objekt des Kuipergürtels, ähnlich Pluto in Größe und Zusammensetzung, das vor Milliarden Jahren von der Schwerkraft Neptuns eingefangen wurde. Dieser Einfangmechanismus hätte durch Gezeitenreibung genug Wärme erzeugt, um das Innere des Mondes vorübergehend zu schmelzen — was seine geologisch junge Oberfläche trotz seines hohen Alters erklärt. Auf sehr lange Sicht bringen die Gezeitenkräfte Triton weiterhin langsam näher an Neptun heran — eine Entwicklung, die in mehreren Milliarden Jahren entweder zu seinem Zerfall in einen neuen Ring oder zu seinem Absturz auf den Planeten führen wird.
Entdeckung und Erkundung
Neptun ist der einzige Planet des Sonnensystems, der durch mathematische Vorhersage entdeckt wurde statt durch direkte Beobachtung: Im 19. Jahrhundert bemerkten Astronomen leichte, unerklärliche Unregelmäßigkeiten in der Umlaufbahn von Uranus. Die Berechnung dieser Störungen, unabhängig voneinander durchgeführt von Urbain Le Verrier und John Couch Adams, ermöglichte es, die Position eines noch unbekannten Planeten vorherzusagen — Neptun wurde 1846 tatsächlich beobachtet, weniger als ein Grad von der berechneten Position entfernt.
Wie Uranus wurde auch Neptun nur ein einziges Mal besucht, von Voyager 2 im August 1989, beim letzten großen planetaren Vorbeiflug der Mission, bevor sie die Ebene des Sonnensystems verließ.
Innerer Aufbau
Wie Uranus besteht Neptun aus einem dicken Mantel aus dichten Fluiden — Wasser, Ammoniak und Methan unter hohem Druck und hoher Temperatur —, der einen wahrscheinlich felsigen Kern von ungefähr der Größe der Erde umgibt. Dieser teilweise elektrisch leitfähige Mantel erzeugt ein ebenfalls stark schiefstehendes und dezentriertes Magnetfeld gegenüber dem Kern des Planeten, ähnlich wie bei Uranus — eine Gemeinsamkeit, die die beiden Eisriesen deutlich von den Gasriesen Jupiter und Saturn unterscheidet.
Im Gegensatz zu Uranus strahlt Neptun etwa 2,6-mal mehr Energie ab, als er von der Sonne empfängt — eine interne Wärmequelle, deren genauer Ursprung umstritten bleibt: möglicherweise eine restliche gravitative Kontraktion oder eine anhaltende radioaktive Zerfallswärme in seinem Kern.
Ein wenig bekanntes Ringsystem
Auch Neptun besitzt ein Ringsystem, dünn und dunkel, entdeckt beim Vorbeiflug von Voyager 2 im Jahr 1989. Es trägt die Namen von Astronomen, die zu seiner Entdeckung beigetragen haben: Le Verrier, Adams, Lassell und Galle. Einer davon, der Adams-Ring, weist seltsame Materiekonzentrationen auf, sogenannte „Bögen", deren Stabilität durch den gravitativen Einfluss eines kleinen benachbarten Mondes, Galatea, erklärt wird.
Zu dünn und zu dunkel, um vor dem Raumfahrtzeitalter von der Erde aus beobachtet zu werden, zeigen diese Ringe, wie sehr Neptun bis heute der am wenigsten erforschte Planet des offiziellen Sonnensystems bleibt.
Der erste Sonnenumlauf seit seiner Entdeckung
Mit einer Umlaufzeit von fast 165 Erdjahren vollendete Neptun seinen allerersten vollständigen Umlauf seit seiner Entdeckung erst im Jahr 2011 — ein kosmisches „Jubiläum", das von Astronomen weltweit aufmerksam verfolgt wurde, da niemand, der zum Zeitpunkt seiner Entdeckung lebte, es miterleben konnte.
Eine eigens vorgeschlagene Mission namens Trident sollte Neptun und Triton in den 2030er-Jahren besuchen; auch wenn sie bei der Auswahl 2021 nicht berücksichtigt wurde, veranschaulicht sie das wachsende wissenschaftliche Interesse an einer Rückkehr zu den Eisriesen, die seit Voyager 2 weitgehend unerforscht geblieben sind.