In den letzten anderthalb Jahrzehnten wurden die Forscher Zeuge von mindestens drei Einschlägen von Objekten auf dem Riesenplaneten Jupiter. Besonders spektakulär waren die in Reihe erfolgenden Einschläge der mehr als ein Dutzend Bruchstücke des Kometen Shoemaker-Levy-9 im Jahre 1994. Damals ließen sich Feuerbälle beobachten, die weit über den Horizont des Planeten aufstiegen und auf Jupiter selbst bildeten sich große dunkle Flecken, die für mehrere Monate Bestand hatten.

Wegen der großen Häufigkeit solcher Einschläge auf Jupiter liegt es nahe, auch bei den anderen drei Gasplaneten Ähnliches zu vermuten. Mit Hilfe des Instruments PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer) untersuchten Forscher der Max-Planck-Institute für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau und extraterrestrische Physik in Garching die Atmosphäre des äußersten Planeten Neptun im Infraroten im Wellenlängenbereich von 51 bis 220 Mikrometern.

Dabei zeigten sich im Spektrum von Neptun, der für Herschel wie eine Punktquelle erscheint, deutliche Absorptionsbanden von Methan, Wasser, Deuteriumwasserstoff und Kohlenmonoxid (CO). Interessanterweise zeigte das CO eine ungewöhnliche Verteilung in der Atmosphäre des Gasplaneten. In der oberen Schicht der Neptungashülle, der Stratosphäre, war das CO stärker konzentriert als in der darunterliegenden Troposphäre. Eine derartige Anreicherung von CO in der Hochatmosphäre von Neptun lässt sich nur mit einer externen Quelle erklären, denn normalerweise sollte die CO-Konzentration in Stratosphäre und Troposphäre gleich sein oder nach oben hin abnehmen.

Daher vermutet das Forscherteam um Emmanuel Lellouch am Pariser Observatorium, dass auf Neptun ein Komet einschlug. Dabei explodierte der eisige Kern des Kometen beim Eintritt in die Atmosphäre und verdampfte vollständig. Das im überwiegend aus Wassereis bestehenden Kometenkern enthaltene Kohlenmonoxid wurde dabei frei und verteilte sich planetenweit in der Stratosphäre. Aus der derzeitigen Verteilung schließen die Forscher, dass Neptun vor rund 200 Jahren unsanften Besuch aus dem All empfing.

Zudem fanden die Forscher in der Stratosphäre des Neptun eine höhere Konzentration von Methan als erwartet. Methan verleiht dem äußersten Planeten unseres Sonnensystems seine wunderschöne blaue Farbe und verhält sich in dessen Atmosphäre ähnlich wie der Wasserdampf auf der Erde.

Planet Neptun im August 1989
Bildzoom Planet Neptun im August 1989
Die US-Raumsonde Voyager 2 machte dieses Porträt des äußersten Planeten Neptun im August 1989 beim Anflug auf den Gasriesen. Die schöne blaue Farbe entsteht bei der Absorption des Sonnenlichts durch Methan in der Atmosphäre. Sehr deutlich sind Wolkenbänder in der aktiven Gashülle zu erkennen. Der "Große Dunkle Fleck" am rechten Rand des Planeten war nur für einige Monate auf Neptun sichtbar.
Dabei bestimmt der Gehalt an Methan in der Stratosphäre die Temperatur in der so genannten Tropopause, die Toposphäre und Stratosphäre voneinander trennt. Je wärmer die Tropopause ist, desto mehr Methan kann in die Stratosphäre eindringen. Auf Neptun beträgt die Temperatur der Tropopause minus 219 Grad Celsius. Damit sollte die Methan-Konzentration in der Stratosphäre äußerst gering sein, denn Methan kondensiert schon bei minus 162 Gad Celsius und erstarrt bei minus 182 Grad Celsius.

Offenbar klafft in der Kältebarriere der Neptun-Tropopause eine Lücke, möglicherweise am Südpol. Dort stießen die Forscher auf eine Region, die mit minus 213 Grad Celsius rund sechs Grad wärmer ist als der Rest des Planeten. Hier kann ein Gasaustausch zwischen Troposphäre und Stratosphäre leichter erfolgen. (ta)