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Ein Bild des Uranus, aufgenommen von der NASA-Raumsonde Voyager 2 während ihres Vorbeiflugs an dem Eisriesen am 14. Januar 1986 (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

Es war mit Sicherheit eine weitreichende Empfehlung: Der Planet Uranus und seine Monde sollten das neue Flaggschiff der NASA sein, das im Jahrzehnt 2023-2032 starten soll.

Die vorgeschlagene Mission, bekannt als Uranus Orbiter and Probe (UOP), würde eine mehrjährige Orbitaltour durchführen, um Erkenntnisse über den Eisriesen im Allgemeinen und das Uranussystem im Besonderen zu gewinnen, und zwar durch Vorbeiflüge und die Aussendung einer Atmosphärensonde. Der Lohn: „transformative, bahnbrechende Wissenschaft in einem breiten Spektrum von Themen“.

UOP wurde auf den Seiten von „Origins, Worlds, and Life – A Decadal Strategy for Planetary Science and Astrobiology 2023-2032“ befürwortet. Dieses hochtrabende Dokument wurde im Jahr 2022 von den angesehenen U.S. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine veröffentlicht und von der NASA und der National Science Foundation gesponsert.

Den Sprung wagen! Die Erforschung des Uranus könnte durch eine Orbiter-/Sonden-Mission eröffnet werden, ein vorgeschlagenes neues NASA-Vorzeigeprojekt. (Bildnachweis: Keck Institute for Space Studies/Chuck Carter)

Verbesserung unseres Wissens

Um die Bedeutung des Uranus zu unterstreichen, veranstaltete das Keck Institute for Space Studies (KISS) am California Institute of Technology in Pasadena Ende letzten Jahres einen Workshop, der sich mit der Frage befasste, wie wir unser Wissen über die innere Struktur des Uranus im Rahmen einer künftigen Mission mit einem Orbiter und einer Sonde am besten verbessern können.

Der Leiter dieses KISS-Workshops war Mark Hofstadter, ein Planetenforscher, der am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Südkalifornien arbeitet. Er ist nicht sonnensystemscheu und gibt zu, dass Uranus sein Lieblingsplanet ist.

kosmischeweiten.de sprach mit Hofstadter darüber, was die Erforschung des Uranus – dieses weit entfernten Eisriesen mit einer Masse, die etwa 14,5 Mal so groß ist wie die der Erde – bieten kann. Der Planet wurde bisher nur einmal besucht, und zwar von der NASA-Raumsonde Voyager 2 bei einem kurzen Vorbeiflug im Jahr 1986.

Innerhalb der Planetengemeinschaft sind viele Leute sehr auf eine Uranus-Mission konzentriert, sagte Hofstadter. Die KISS-Studie konzentriere sich auf einen Aspekt des Uranus-Systems, sagte er: Das Verständnis der aktuellen Struktur und Zusammensetzung des Planeteninneren, um mehr über seine Entstehung und Entwicklung zu erfahren.

„Ich persönlich glaube, dass das Lernen über das Innere des Planeten der wichtigste Grund ist, zum Uranus zu fliegen“, sagte Hofstadter. Aber er betonte auch, dass der Uranus ein komplexes System ist, das aus dem Inneren des Planeten, seiner Atmosphäre, seinen Ringen und kleinen Monden, größeren Satelliten, seiner Magnetosphäre und seinen Wechselwirkungen mit dem Sonnenwind besteht.

Die Erforschung des Uranus hat daher das Potenzial, bahnbrechende wissenschaftliche Erkenntnisse in einem breiten Spektrum von Themen zu liefern, wie die Dekadische Erhebung gezeigt hat, so Hofstadter.

„Man könnte den Begriff ‚System‘ sogar dahingehend erweitern, dass Uranus im Laufe seines Lebens die Bahnen anderer Objekte im Sonnensystem gravitativ verändert hat, was möglicherweise auch die Erde beeinflusst hat“, fügte Hofstadter hinzu. „Jede Komponente dieses Systems weist Merkmale auf, die einige unserer Vorstellungen darüber, wie Planeten funktionieren, verletzen.“

Eisriese

Der Plan der UOP, einen Orbiter in die Mitte dieses Systems zu bringen – ein Raumschiff, das mit einer Vielzahl von Instrumenten ausgestattet ist, sowie eine Sonde, die in die Atmosphäre eindringen kann – wird voraussichtlich unser Verständnis unseres gesamten Sonnensystems sowie der Planeten, die andere Sterne umkreisen, dramatisch verbessern, riet Hofstadter.

Warum hält er das Innere des Uranus für die zwingendste Untersuchung für eine Mission?

„Von den Tausenden von Planeten, die wir in unserer Galaxie entdeckt haben, sind die meisten etwa so groß wie Uranus und Neptun. Das macht den Uranus zu einem wichtigen Planetentyp, und wir werden das, was wir beim Uranus lernen, auf all die anderen weit entfernten Planeten anwenden, die wir nicht im Detail untersuchen können“, antwortete der JPL-Planetenforscher.

Komplexes System

Hofstadter betonte, dass es viele Unbekannte über die Zusammensetzung und Struktur von Uranus und Neptun gibt. Die Wissenschaftler sind sich zum Beispiel nicht sicher, ob Uranus eine tiefe, feste Region hat.

„Wir nennen sie ‚Eisriesen‘, weil wir ursprünglich dachten, dass sie sich hauptsächlich aus Wassereis gebildet haben, aber in letzter Zeit haben einige argumentiert, dass sie hauptsächlich aus Gestein bestehen sollten“, sagte Hofstadter. „Grundlegende Dinge über das Innere zu erfahren – etwas, das wir nur lernen können, wenn wir mit einer Raumsonde dorthin fliegen – wird uns helfen zu verstehen, wie diese Art von Planeten entsteht und sich entwickelt.“

Hubble-Weltraumteleskop-Ansichten des planetarischen Sonderlings Uranus aus den Jahren 2014 und 2022. Uranus rollt auf seiner Seite um die Sonne, während er einer 84-jährlichen Umlaufbahn folgt, anstatt sich wie die Erde in einer eher vertikalen Position zu drehen. (Bildnachweis: NASA, ESA, STScI, Amy Simon/GSFC, Michael H. Wong/UC Berkeley mit Bildbearbeitung durch Joseph DePasquale/Space Telescope Science Institute)

Naive erdzentrische Sicht

Es stellt sich auch die Frage nach dem astrobiologischen Potenzial des Uranus. Die Geschichte der Erforschung des äußeren Sonnensystems – Planeten jenseits des Mars – ist eine Geschichte der Überraschungen, so Hofstadter.

Unser naiver, erdzentrierter Blick deutete ursprünglich darauf hin, dass Sonnenlicht für die Energieversorgung von Leben notwendig ist, und wir dachten, dass Orte jenseits des Mars kalte, inaktive, tote Welten sein würden.

„Heute wissen wir, dass es andere Möglichkeiten gibt, eisige Objekte im äußeren Sonnensystem zu erhitzen und flüssige Ozeane zu erzeugen“, sagt Hofstadter. „Und wir glauben immer noch, dass flüssiges Wasser für Leben entscheidend ist und dass die Chemie des Lebens anderswo anders funktionieren könnte als auf der Erde.“

Voyager 2 nahm 1986 Vorbeiflugbilder auf, die zur Erstellung dieser Mosaike der Uranusmonde verwendet wurden. Eine aktuelle Studie legt nahe, dass der Uranus-Satellit Miranda unter seiner Oberfläche einen Wasserozean beherbergen könnte, der möglicherweise eine lebensfreundliche Umgebung darstellt. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Ted Stryk)

Monde des Uranus

Daher gelten einige der Monde von Jupiter und Saturn heute als die wahrscheinlichsten Orte in unserem Sonnensystem, an denen außerirdisches Leben zu finden ist.

„Wir wissen nicht genug über die Uranusmonde, um sagen zu können, ob sie auch flüssige Ozeane beherbergen oder nicht, aber theoretische Studien haben gezeigt, dass sie es könnten“, so Hofstadter. „Zusammen mit den Voyager-Bildern, die zeigen, dass einige der Uranusmonde geologisch junge Oberflächen haben, macht es plausibel, dass unter der eisigen Kruste eines der Uranusmonde Leben existieren könnte.“

Wenn er seinen eher spekulativen Hut aufsetzte, sagte Hofstadter, dass einige gefragt haben, ob Leben im Inneren von Jupiter, Saturn, Uranus oder Neptun existieren könnte.

„Solches Leben hätte wahrscheinlich eine ganz andere Entstehungsgeschichte als die der Erde, und ich glaube nicht, dass jemand sagen kann, ob es plausibel ist. Es ist auch nicht klar, wie man solches Leben nachweisen könnte“, sagte Hofstadter.

Uranus und Monde, aufgenommen mit dem James Webb Weltraumteleskop. (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI. Bildbearbeitung: J. DePasquale (STScI))

Aber auch die Arbeit auf der Erde ist für das Verständnis des Uranus von entscheidender Bedeutung. Labor- und theoretische Studien, so die KISS-Studie, sowie irdische und weltraumgestützte Beobachtungen des Uranus können es den Forschern ermöglichen, künftige Vor-Ort-Messungen von Raumfahrzeugen richtig zu interpretieren und festzulegen, welche Messungen ein besuchendes Raumschiff vornehmen sollte und wo sie durchgeführt werden sollten.

Uranus ist der siebte Planet der Sonne und die drittgrößte Welt in unserem Sonnensystem. Er ist definitiv eine seltsame Welt, die sich seitwärts zu drehen scheint und sich in einem Winkel von fast 90 Grad zur Ebene seiner Umlaufbahn bewegt.

Die Überraschungen, die die Uranus Orbiter and Probe Mission, sollte sie tatsächlich fliegen, auf dieser rätselhaften Welt zutage fördern wird, werden wahrscheinlich auch die Wissenschaftler in einen Seitwärtsdrall versetzen.