Eislinie: die Grenze, die die Planeten geformt hat

Eislinie: die unsichtbare Grenze, die das Sonnensystem formt

Die Eislinie oder Frostlinie stellt den kritischen Abstand von der Sonne dar, in dem flüchtige Verbindungen wie Wasser, Ammoniak, Kohlendioxid und Methan zu Eis kondensieren können. Diese thermodynamische Grenze spielte eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und differenzierten Zusammensetzung der Planeten.

Die Eisgrenze liegt bei etwa 2,7AUfür Wasser im Sonnensystem, dieser Wert variiert jedoch je nach Leuchtkraft der Sonne. Es trennt Gebiete, in denen feste Materie von Gesteinen dominiert wird, und solche, in denen es reichlich Eis gibt, was die Größe und Zusammensetzung der Planeten beeinflusst. Die Position der Eislinie wird durch das Gleichgewicht zwischen dem Strahlungsfluss der jungen Sonne und der Fähigkeit der Moleküle zur Kondensation bestimmt.

Für Wasser liegt die Eislinie bei etwa 170 K (-103 °C), der Temperatur, bei der Wasserdampf im Vakuum des Weltraums direkt zu Eis kondensiert. Diese kritische Temperatur entspricht einer heliozentrischen Entfernung von etwa 3 AE im ursprünglichen Sonnensystem.

Rolle bei der Entstehung von Planeten

Die Eislinie hat die Architektur unseres Sonnensystems grundlegend beeinflusst:

• Terrestrische Planeten: Innerhalb der Eisgrenze könnten sich nur feuerfeste Materialien (Silikate, Metalle) anlagern und kleine Gesteinsplaneten bilden.
• Riesenplaneten: Jenseits der Eisgrenze ermöglichte reichlich Eis die Bildung massereicherer Planetesimale, die in der Lage waren, schnell große Gashüllen zu bilden.
• Asteroidengürtel: In der Nähe der Eislinie gelegen, hat es eine gemischte Zusammensetzung aus felsigen (S-Typ) und kohlenstoffhaltigen (C-Typ) Asteroiden, die Hydrate enthalten.

Zeitliche Entwicklung der Eislinie

Die Eislinie wird im Laufe der Zeit nicht fixiert. Seine Position hat sich im Laufe der Geschichte des Sonnensystems in Abhängigkeit von der Sonnenleuchtkraft, der Temperatur der protoplanetaren Scheibe und internen dynamischen Prozessen verändert. Während der ersten Phasen der Entstehung war die Sonne weniger leuchtend und die Eislinie befand sich näher an der Sonne.

Im Laufe der Zeit, als die Sonnenhelligkeit zunahm und sich das Gas aus der Scheibe verflüchtigte, bewegte sich die Eislinie nach außen und veränderte den Bereich, in dem Wasser und andere flüchtige Verbindungen kondensierten. Diese Wanderung hatte direkte Auswirkungen auf die von den Planeten angesammelte Masse und auf die Verteilung der Eiskörper.

• Frühe Phase: Eislinie näher an der Sonne, Kondensation von Wasser und anfängliche Bildung terrestrischer Planeten und der ersten eisigen Planetesimale.
• Zwischenphase: Fortschreitende Bewegung nach außen, was das Wachstum von Riesenplaneten und die Ansammlung von Eis auf Asteroiden und Kometen begünstigt.
• Aktuelle Phase: ungefähre Stabilisierung bei 2,7 AE für Wasser, mit ausgedehnten Eisgebieten im Kuipergürtel und darüber hinaus.

Diese zeitliche Entwicklung erklärt, warum bestimmte Planeten und Satelliten trotz ihrer aktuellen Position relativ nahe an der Sonne große Mengen Eis enthalten und warum die Verteilung eisiger Körper nicht gleichmäßig ist.

Tabelle: Vergleich kondensierbarer Verbindungen

Quellen:NASA-Schulung zum Sonnensystem.