Eris

Eine ferne Welt, die die Planetenfrage veränderte

Als Eris 2005 als großes Objekt jenseits des Neptun bekannt wurde, passte der Fund schlecht zu einer einfachen Aufzählung von neun Planeten. Sollte jeder ähnlich große Körper dazukommen? Die Diskussion mündete 2006 in eine neue Einteilung: Pluto und Eris gehören zu den Zwergplaneten. Eris umkreist die Sonne und ist durch die eigene Schwerkraft annähernd rund, hat ihre Bahnregion aber nicht wie die acht Planeten gravitativ dominiert.

Die Reise um die Sonne dauert ungefähr 557 Jahre. Ihre Bahn liegt deutlich gegen die Ebene der Planeten geneigt und führt weit in die äußeren Bereiche des Sonnensystems. Der mittlere Abstand von etwa 68 Astronomischen Einheiten ist deshalb eine Orientierung, kein fester Aufenthaltsort. Eine Astronomische Einheit entspricht dem mittleren Abstand zwischen Erde und Sonne.

Ein verlöschender Stern liefert den Maßstab

Im November 2010 schob sich Eris vor einen weit entfernten Stern. Für Beobachter an passenden Orten auf der Erde verschwand dessen Licht kurz. Wie lange die Bedeckung dauerte, hängt davon ab, welchen Weg der Stern hinter der Silhouette von Eris zurücklegte. Mehrere beobachtete Wege lassen die Größe dieser Silhouette eingrenzen.

Aus dieser Sternbedeckung ergab sich ein Durchmesser von 2.326 Kilometern mit einer Unsicherheit von zwölf Kilometern. Die Zahl beschreibt ein geometrisches Messergebnis unter Annahmen über die Gestalt, keine kartierte Oberfläche. Zusammen mit der aus Dysnomias Bewegung bestimmten Masse zeigte sie außerdem: Eris ist trotz ähnlicher Größe massereicher als Pluto. Ihre hohe mittlere Dichte spricht für einen erheblichen Gesteinsanteil unter der eisigen Außenschicht. Welche Schichten dort genau liegen, ist damit noch nicht vermessen.

Der Mond bremst die Drehung

Dysnomia dient auch als Hinweis auf die Entwicklung des Systems. Eine Untersuchung mit langjährigen Bodenbeobachtungen sowie Daten der Weltraumteleskope Gaia und TESS fand für Eris eine Rotationsperiode von ungefähr 15,8 Tagen. Das entspricht der Umlaufzeit ihres Mondes. Die Messungen sprechen dafür, dass Eris dem Begleiter dauerhaft ungefähr dieselbe Seite zuwendet.

Dabei wird kein Oberflächenmerkmal wie ein Berg über die Scheibe verfolgt. Erfasst werden winzige Helligkeitsänderungen des gesamten Lichtpunkts. Eine solche Lichtkurve kann schwer von Beobachtungsgeometrie und Messrauschen zu trennen sein. Gerade deshalb waren lange Datenreihen wichtig. Modellrechnungen erklären die langsame Rotation durch Gezeitenkräfte: Ein früher schneller rotierender Körper könnte über lange Zeit Drehimpuls an die Mondbahn abgegeben haben. Aussagen über Dysnomias Dichte bleiben dabei von den gewählten Material- und Entwicklungsmodellen abhängig.

Methaneis trägt eine chemische Erinnerung

Das James-Webb-Weltraumteleskop untersucht Eris über das Spektrum ihres Lichts. Verschiedene Moleküle schlucken unterschiedliche infrarote Wellenlängen. So lassen sich Stoffe erkennen, ohne eine Probe zur Erde zu bringen. Besonders aufschlussreich ist Methaneis mit unterschiedlich schweren Wasserstoffatomen: Deuterium besitzt zusätzlich ein Neutron. Das Verhältnis von schwerem zu gewöhnlichem Wasserstoff liefert Hinweise auf die Entstehungsgeschichte des Methans.

Die Forschungsgruppe deutete ihre 2024 veröffentlichten Untersuchungen als Hinweis auf eine Bildung durch Prozesse im Inneren. Das war eine Verbindung aus Spektralmessung und geochemischen Modellen, keine unmittelbare Beobachtung des Entstehungsorts. Er bedeutet nicht, dass Webb einen Vulkan, einen Ozean oder eine heiße Stelle fotografiert hätte. Die gemessenen chemischen Verhältnisse sind der Ausgangspunkt; mögliche Wege der Entstehung werden anschließend mit Modellen geprüft.

Konkurrierende Modelle halten die Herkunft offen

Die geochemischen Modelle von Glein und Kollegen unterscheiden mehrere Ursprünge. Methan könnte durch Reaktionen anorganischer Kohlenstoffverbindungen oder durch die thermische Veränderung organischen Materials entstanden sein. Beide Wege können mit den gemessenen Isotopenverhältnissen vereinbar sein und erfordern im Modell deutlich wärmere Bedingungen als an der eisigen Oberfläche. Als Energiequelle kommt unter anderem der Zerfall radioaktiver Elemente im Gestein infrage.

Eine 2025 veröffentlichte Arbeit von Mousis und Kollegen kommt jedoch zu einer anderen Erklärung. Ihr Modell verfolgt den chemischen Austausch von Deuterium in der frühen Gas- und Staubscheibe um die junge Sonne. Damit können sie die gemessenen Verhältnisse auch mit ursprünglich vorhandenem Methan vereinbaren, das beim Aufbau der Körper eingeschlossen wurde. Die Isotopendaten allein entscheiden die Herkunft somit nicht unabhängig vom verwendeten Entstehungsmodell.

Offen bleibt, welche Vorgänge die heutige Oberfläche tatsächlich geprägt haben. Ein warmes Inneres, flüssiges Wasser unter dem Eis oder ein späterer Materialtransport sind Möglichkeiten einzelner Szenarien. Sie sind durch diese Messung nicht gesichert. Ebenso liefert Methan für sich allein keinen Lebensnachweis. Weitere Beobachtungen und voneinander unabhängige Modelltests müssen zeigen, welche Entstehungsgeschichte besser zu den Daten passt.