Planetenentstehung

Im protoplanetaren Nebel herrscht ein Temperaturgefälle von innen nach außen. Bspw. konnte ab einer Grenze irgendwo zwischen Mars und Jupiter auch Wassereis ausfrieren. Dieses ermöglichte, daß außerhalb sich wesentlich größere Festkörper formen konnten als innerhalb. Dieser Theorie folgend ergibt sich, daß bei Jupiter sich ein hinreichend großer Kern bilden konnte, der so groß wurde, daß er ab einer gewissen Gesamtmasse auch Gas gravitativ zu halten vermochte.

Wie ist die chemische Zusammensetzung?

Die Sonne hat ziemlich genau die Durchschnittszusammensetzung des gesamten SoSy, die unterscheidet sich auch nicht zu viel von derjenigen der Planeten, bis evtl. H, He auf den terrestrischen Planeten. Die Ursache hierfür liegt einfach darin, daß sie zu klein sind, um gravitativ größere Mengen H und He zu halten, so daß sie es bei Ihrer Entstehung nicht in Form von Gas halten konnten. Und die Region der terrestrischen Planeten war im solaren Nebel auch zu warm als daß es viele Moleküle gegeben hätte, die H oder He enthielten und dort schon als Festkörper ausfallen konnten. Ich finde gerade keinen besseren Vergleich: www.uwgb.edu/dutchs/PLANETS/Geochem.htm

Wie erklärt man sich "Aggregation" der Planetesimale?

Hohe Temperaturen und Strahlungsdruck existieren de fakto innerhalb der Staubscheibe gar nicht, so daß dort vom Stern her noch nichts "weggepustet" wird. Zum einen entsteht der Stern zeitgleich mit den Planeten bzw. Planetesimalen, so daß in der Frühphase noch kein zu starker Strahlungsstrom vorhanden ist. Zum anderen ist die protoplanetare Scheibe optisch dick (=undurchsichtig), d.h. die Sternstrahlung schafft es gar nicht weiter als bis in die äußersten Schichten der Scheibe einzudringen. Siehe bspw. die berühmten Fotos solcher Scheiben im Orionnebel, wo sie vor dem hellen Hintergrund des Orionnebels wunderbar zu erkennen sind. In den Bildern gucken wir genau auf die Kante und der entstehende Stern ist hinter der Staubscheibe verborgen und gibt sich nur durch eine zentrale Aufhellung ober- bzw. unterhalb bezüglich der Mitte der Scheibe zu erkennen: hubblesite.org/gallery/album/entire_collection/pr1995045c

Wie lange dauert sowas?

Und um Körper der Größe ~1m entstehen zu lassen braucht es nur 1000 ... 10000 Jahre. Das Wachstum hin zu Planetesimalen (~>10km) findet dann in ca. 10 Mio Jahren statt, zu Planeten sollte sich das ganze in ca. 100 Mio Jahren geformt haben. Diese Grenze ergibt sich daraus, daß nach diesem Zeitraum es der dann entstandene Stern mit seinem Strahlungsdruck eben doch geschafft hat, alles, was zu klein ist, von sich wegzupusten, so daß für weitere Aggregations- und Akkretionsprozesse aus Körpern < ~1cm keine weiterer Nachschub zu erwarten ist.

Können Planeten auch durch Gravitationskollaps entstehen?

Die Theorie ist zumindest für die Gasriesen immer noch nicht ganz aus dem Rennen, wenn die meisten Leute der Planetenentstehungsgemeinschaft die Alternative Hypothese mittels Planetesimalenentstehung und sukzessiver Gas-Akkumulation bevorzugen. Man bedenke, daß weiter außerhalb die Kreisbahnen einen viel größeren Umfang haben und somit auch viel mehr Material aufgesammelt werden kann als, sagen wir, auf einer Bahn in 1AE Entfernung zum Zentralkörper.

Warum ist ein Planeteninneres überhaupt heiß?

Stichwort Virialsatz. Ähnlich wenn Du mit einer Luftpumpe das Gas zusammendrückt und es daraufhin sich erwärmt, erwärmt sich die Materie, wenn sie gravitativ kontrahiert. Bei Kontraktion wird potentielle (gravitative) Energie frei; diese kann nicht verschwinden und wandelt sich gemäß Virialsatz in kinetische Energie der Moleküle, sprich Wärmeenergie, um.