ÖIn der Nacht des 13. März 1781 spähte William Herschel durch sein Teleskop in seinem Hintergarten in der New King Street, Bath, als er ein ungewöhnlich schwaches Objekt in der Nähe des Sterns Zeta Tauri bemerkte. Er beobachtete es mehrere Nächte lang und stellte fest, dass es sich langsam vor Hintergrundsternen bewegte. Der Astronom glaubte zunächst, einen Kometen gefunden zu haben, identifizierte ihn aber später korrekterweise als fernen Planeten. Später Uranus genannt, war er der erste Planet, der seit der Antike entdeckt wurde. Die Leistung brachte Herschel die Mitgliedschaft in der Royal Society, einen Ritterstand und dauerhaften astronomischen Ruhm ein.
Studien haben seitdem gezeigt, dass Uranus eine sehr seltsame Welt ist. Während sich die übrigen Planeten unseres Sonnensystems wie Kreisel drehen, liegt Uranus auf der Seite. Und obwohl er nicht der am weitesten von der Sonne entfernte Planet ist, ist er der kälteste des Sonnensystems.
Uranus erträgt auch Jahreszeiten von außergewöhnlicher Stärke. Jeder Pol verbringt Jahrzehnte in ununterbrochenem Sonnenlicht, bevor er Jahrzehnte völliger Dunkelheit erlebt. Ein Mensch, der bei Sonnenuntergang in der Nähe des Pols geboren wurde und in der Dunkelheit des Herbstes verschwand, müsste 42 Jahre warten, um seinen ersten Frühlingssonnenaufgang zu sehen. Außerdem ist Uranus der einzige Planet, der nach einem griechischen und nicht nach einem römischen Gott benannt wurde. (Uranus war der Großvater von Zeus.)
Trotz dieser astronomischen Kuriositäten und Extreme wurden überraschend wenig Anstrengungen unternommen, um Uranus nahe zu kommen. Nur eine Robotersonde hat es jemals besucht – im Jahr 1986 – als das US-Raumschiff Voyager 2 auf seiner großen Tour durch das Sonnensystem vorbeigefegt ist. Es enthüllte eine massive, nichtssagende, blassblaue Welt mit einer Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium und Methan, einer reichen Familie von Monden und einem starken Magnetfeld. Und das war es.
Diese Geringschätzung wird sich jedoch bald ändern. Anfang dieses Jahres veröffentlichte die US National Academy of Sciences einen Bericht, in dem die Nasa aufgefordert wurde, eine Uranus-Sonde als Flaggschiff-Mission mit höchster Priorität für das nächste Jahrzehnt zu starten. Die Akademie veröffentlicht alle 10 Jahre einen Bericht über die US-Prioritäten bei der Planetenerkundung, und jede zehnjährige Umfrage hat einen enormen Einfluss – was bedeutet, dass die Nasa jetzt unter enormem Druck steht, eine solche Mission zu entwerfen und zu finanzieren.
Uranus-Enthusiasten ihrerseits sind begeistert. „Das sind großartige Neuigkeiten“, sagt der Planetenforscher Prof. Leigh Fletcher von der Universität Leicester. „Es gibt nur noch wenige Orte im Sonnensystem, über die wir weniger wissen als über Uranus. Die inneren Planeten wurden viele Male von Sonden besucht, ebenso wie Jupiter und Saturn. Sogar der winzige, weit entfernte Pluto wurde vermessen. Eine Uranus-Mission wird also eine eklatante Lücke in unserem Wissen über die Prozesse schließen, die unser Sonnensystem geformt haben.“
Astronomen teilen die Planeten der Sonne in drei grundlegende Kategorien ein. Es gibt Merkur, Venus, Erde und Mars, die felsigen inneren Planeten, die in der Nähe der Sonne kreisen. Dann, weiter draußen, befinden sich die Gasriesen Jupiter und Saturn, riesige Welten, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen. Am Rande des Sonnensystems schließlich stehen Uranus und sein Partner Neptun, der zweit- bzw. der am weitesten von der Sonne entfernte Planet. Diese beiden werden Eisriesen genannt, weil sie massiv sind (wenn auch nicht so groß wie Jupiter und Saturn) und weil sie aus eisigem Material bestehen. Entscheidend ist, dass sie in ihrer Atmosphäre und ihrem Inneren große Mengen an Methan, Wasser und anderen eisbildenden Molekülen aufweisen. (Jenseits dieser Welten liegt Pluto, der 2006 von der Internationalen Astronomischen Union offiziell als Planet deklassifiziert und als Zwergplanet neu kategorisiert wurde.)
Diese Merkmale wurden immer als interessant angesehen, obwohl sie nicht faszinierend genug waren, um besondere Aufmerksamkeit zu verdienen – bis Astronomen anfingen, Welten um andere Sterne zu untersuchen, und herausfanden, dass Eisriesen wie Uranus und Neptun überall waren. „Es ist wirklich faszinierend: Wenn wir Planeten um andere Sterne betrachten, stellen wir fest, dass sehr viele von ihnen Uranus und Neptun ähneln“, fügt Fletcher hinzu. Oder wie Jonathan Fortney, ein Planetenwissenschaftler an der University of California Santa Cruz, es ausdrückt: „Die Natur liebt es, Planeten dieser Größe zu erschaffen.“
Warum Eisriesen in unserer Galaxie weit verbreitet sind, ist unklar. „Allerdings haben Planeten wie Uranus und Neptun offensichtlich etwas Wichtiges“, sagt Fletcher. „Und vor allem haben wir zwei großartige Beispiele von ihnen, den häufigsten Planeten der Galaxie, genau hier in unserem Sonnensystem. Ihre Zusammensetzung, ihre Natur und ihre Herkunft bleiben jedoch ein relatives Rätsel. Es ist an der Zeit, das richtig zu stellen.“
Es wird jedoch nicht einfach sein, dieses planetare Versäumnis zu korrigieren. Uranus umkreist die Sonne in einer durchschnittlichen Entfernung von 1,8 Milliarden Meilen (2,8 Milliarden km); Neptun bei 2,8 Milliarden Meilen (4,5 Milliarden km). Die relative Nähe des ersteren zur Erde macht ihn daher zum bevorzugten Ziel. Trotzdem braucht eine Uranus-Mission Hilfe, um ihr Ziel zu erreichen – in Form einer Gravitationsunterstützung von Jupiter. Diese Art von Manöver wurde bei anderen Missionen in unserem Sonnensystem verwendet und beinhaltet ein Raumschiff, das tief über einen Planeten fegt, der auf seiner Route liegt. Die Kapsel gewinnt aus dieser engen Begegnung Energie und kann so mehr Instrumente und Treibstoff transportieren, als dies sonst möglich wäre. Ein Rendezvous mit Jupiter würde daher zu einer Uranus-Sonde führen, die mit mehr Treibstoff an Bord Uranus länger mit einem ausgefeilteren Instrumentarium erforschen könnte.
Aber das Timing ist eng. Die Himmelsmechanik schreibt vor, dass 2031 oder 2032 eine Uranus-Mission gestartet werden muss, um den Jupiter zum richtigen Zeitpunkt zu erreichen, um ihn für eine Gravitationsunterstützung zu nutzen. Dies lässt der Nasa ein Jahrzehnt Zeit, um die Sonde zu entwerfen, die 4 Mrd. USD (3,3 Mrd. GBP) oder mehr aufzubringen, die für den Bau benötigt werden, den Bau abzuschließen und sie dann auf ihre 13-jährige Reise zu schicken. Angesichts dieses Drucks und des weit verbreiteten Interesses an der Erforschung der Eisriesen wird das Projekt mit ziemlicher Sicherheit die Beteiligung anderer Organisationen wie der Europäischen Weltraumorganisation umfassen.
Die meisten Ideen für die Mission sehen ein Hauptschiff vor, das Uranus umkreisen, den Planeten vermessen und gelegentlich in die Nähe einiger seiner Monde und Ringe zur genauen Inspektion schwenken würde. Eine Begleitsonde könnte auch in die uranische Atmosphäre abgeworfen werden, um ihre Zusammensetzung zu untersuchen.
Abgesehen von der Suche nach Beweisen, die erklären könnten, warum Eisriesen häufig um andere Sterne herum vorkommen, würde die Mission darauf abzielen, viele andere Geheimnisse über Uranus zu lösen. Warum ist der Planet so kalt, und warum ist seine Rotationsachse seitlich geneigt, fast in die Ebene seiner Umlaufbahn um die Sonne, ein Phänomen, das bedeutet, dass sein Nord- und Südpol dort liegen, wo die meisten anderen Planeten ihren Äquator haben?
„Eine Theorie besagt, dass ein sehr großes Objekt – vielleicht ein riesiger Asteroid – Uranus vor einiger Zeit getroffen und umgeworfen hat“, sagt der Physiker Prof. Patrick Irwin von der Universität Oxford. „Ein solches Ereignis würde auch ein weiteres merkwürdiges Merkmal von Uranus erklären: Er scheint fast keine innere Wärme mehr von seiner Entstehung übrig zu haben – was ihn zum kältesten Planeten im Sonnensystem macht.
„Jupiter, Saturn und sogar Neptun haben immer noch etwas innere Wärme und geben mehr Energie in den Weltraum ab, als sie von der Sonne sammeln. Aber nicht Uranos. Seine gesamte innere Hitze scheint verschwunden zu sein, möglicherweise weil dieser gewaltige Aufprall es umgestülpt hat, so dass sein heißer innerer Inhalt nach außen gelangte und seine Hitze schnell in den Weltraum abgestrahlt wurde. Wir brauchen eine Sonde, um Probleme wie diese zu lösen.“
Es bleibt abzuwarten, ob die Nasa schnell genug handeln kann, um eine Mission zu bauen und zu starten, die so komplex ist wie die, die zum Studium des Uranus benötigt wird. Viele Astronomen sind nervös wegen der Enge des Zeitplans – obwohl es einen Lichtblick gibt. Im Jahr 2011 veröffentlichte die National Academy of Sciences ihre letzte zehnjährige Umfrage und forderte die Nasa auf, sich in den nächsten 10 Jahren erstens auf eine Mission zum Mars zu konzentrieren, um mit dem Sammeln von Steinen für die Rückkehr zur Erde zu beginnen, und zweitens auf eine Sonde, die dorthin geschickt werden würde Europa, der Eismond des Jupiter, um zu sehen, ob er Leben beherbergen könnte. Ein Jahrzehnt später hat der US-Roboter Rover Perseverance bereits mit der ersten Aufgabe begonnen, während der Europa Clipper der Nasa 2024 starten soll. „Das zeigt, dass diese Fristen eingehalten werden können, und das gibt uns Hoffnung“, sagt Fletcher.
Es bleibt abzuwarten, wie sich die Pläne für die Uranus-Mission entwickeln – obwohl es eine faszinierende Koda zur Geschichte der Wahl des Planeten als Hauptziel gibt. Als zweitrangiger Kandidat für eine Flaggschiff-Mission in den nächsten 10 Jahren hat die National Academy of Sciences empfohlen, ein Raumschiff nach Enceladus zu schicken. Dieser winzige Saturnmond verhält sich auf verblüffende Weise. Es speit organisch reiche Wasserschwaden in den Weltraum und ist damit ein idealer Kandidat für Probennahmen, um nach Mikroben oder anderen primitiven Lebensformen zu suchen, die auf dem kleinen Mond existieren könnten.
Eine Mission nach Enceladus teilt viele der Komplexitäten, die jede Mission zu einem fernen Gas- oder Eisriesen mit sich bringt. Es ist jedoch auch auf bemerkenswerte Weise mit der vorgeschlagenen Sonde nach Uranus verbunden. Enceladus wurde 1789 entdeckt – von keinem Geringeren als William Herschel.
Herschels Entdeckung erinnert
Ein Gedenkstein wird nächsten Monat im Garten von 19 New King Street, Bath, enthüllt, um genau die Stelle zu markieren, an der William Herschel sein selbstgebautes Teleskop abstellte und Uranus zum ersten Mal erblickte. Die Veranstaltung am 25. August bildet einen zentralen Teil der Feierlichkeiten, die an diesem Wochenende zum 200. Todestag des in Deutschland geborenen Astronomen begannen.
Herschel starb am 25. August 1822, und die neue Ausstellung in seinem Haus – jetzt das Herschel Museum of Astronomy – wird sein Beobachtungsbuch beinhalten, in dem er Notizen von der Nacht schrieb, als er Uranus zum ersten Mal beobachtete. Ebenfalls zu sehen ist ein Katalog von Sternen, aufgenommen von seiner Schwester Caroline, einer professionellen Astronomin, einer produktiven Entdeckerin von Kometen und der ersten Frau, die ein Gehalt als Wissenschaftlerin erhielt.
William Herschel war auch ein begnadeter Musiker und konnte Oboe, Violine, Cembalo und Orgel spielen und komponierte zahlreiche Konzerte und Symphonien. Zu seinen wissenschaftlichen Leistungen gehören der erste Nachweis von Infrarotstrahlung; die Beobachtung, dass die Polkappen des Mars saisonal variieren; und die spätere Entdeckung von zuvor unbeobachteten Monden um den Saturn.
Die Entdeckung des Uranus bleibt jedoch sein Hauptanspruch auf Ruhm. Faszinierenderweise wollte Herschel es ursprünglich nach seinem Gönner, König George III, benennen, was es zu Georgium Sidus oder George’s Star gemacht hätte. Der Spitzname war jedoch außerhalb Englands nicht sehr beliebt und schließlich einigte man sich auf den Namen Uranus – obwohl er erst Mitte des 19. Jahrhunderts die volle internationale Akzeptanz fand.