Rechner für planetare Dichte

Wir haben nie mehr als 12 km tief in die Erde gebohrt, und dennoch wissen wir, dass ihr Kern aus Eisen besteht. Der Trick ist die mittlere Dichte: ρ = 3M/(4πR³). Die Masse ergibt sich aus der zeitlichen Vermessung von Mond- oder Sondenbahnen, der Radius aus Bedeckungen oder Radar-Altimetrie. Die resultierende Dichte wird mit Zustandsgleichungen für Gestein, Eis und Eisen bei hohem Druck abgeglichen und grenzt so ein, welche Materialmischung im Inneren stecken muss. Eine Dichte unter ~2 g/cm³ schließt einen nennenswerten Gesteinsanteil aus. Über ~5 g/cm³ ist ein großer Eisenkern kaum zu vermeiden. Seismologie und Trägheitsmomentmessungen verfeinern das Bild — doch die Dichte allein leistet den Großteil der Arbeit, bevor überhaupt eine Sonde losgeschickt wird.

Dichte misst schlicht, wie viel Material in einen gegebenen Raum gepresst ist, in Gramm pro Kubikzentimeter. Vergleicht man diese eine Zahl zwischen den Welten, lässt sich erraten, woraus ein Planet besteht, ganz ohne Landung. Ein verblüffender Fall: Saturns mittlere Dichte beträgt nur etwa 0,69 g/cm³, weniger als Wasser, sodass er in einem genügend großen Ozean schwimmen würde, während die felsige Erde mit 5,51 g/cm³ der dichteste Planet des Sonnensystems ist.

Große Planeten pressen sich selbst zusammen: Ihre eigene Schwerkraft komprimiert das Innere, sodass die gemessene mittlere Dichte höher ausfällt als der natürliche Materialwert. Astronomen rechnen dies heraus, um die unkomprimierte Dichte zu erhalten. Tut man das, ist Merkur, nicht die Erde, am dichtesten, mit etwa 5,3 g/cm³ gegenüber ~4,4 der Erde, was einen überdimensionierten Eisenkern verrät, der rund 85% seines Radius einnimmt.