Gibt es da draußen irgendeinen Planeten, der halb gasförmig und halb felsig ist? Ist das möglich?

Wahrscheinlich. Relativ wenig ist über Exoplaneten bekannt, weil sie sehr schwer zu sehen sind, aber es gibt keinen Grund, warum eine felsige Welt nicht genug Eis und/oder Gas ansammeln könnte, um auch einem Gasriesen zu ähneln. Nun, halb Gestein, halb Gasriese (Wasserstoff/Helium) könnte selten sein. Halb felsiges, halb "Eis" ist sehr gut möglich und wurde wahrscheinlich bereits beobachtet. Es hilft, die Planetenbildung und den Elementreichtum zu verstehen.

Es gibt wahrscheinlich eine Größenbeschränkung für felsige Planeten mit dünnen Atmosphären, da Masse dazu neigt, Atmosphäre anzusammeln und zurückzuhalten, und da Wasserstoff und Helium die am häufigsten vorkommenden Gase im Universum sind, sollte ein Planet, sobald er massiv genug wird, Wasserstoff und Helium sammeln und zurückhalten und beginnen Jupiter oder Saturn zu ähneln, auch wenn es als felsige Welt begann.

Gesteinswelten brauchen Elemente wie Magnesium, Silizium und Eisen, oft gebunden an Sauerstoff. Nahezu 90 % der Masse der felsigen Welten in unserem Sonnensystem stammen von diesen 4 Elementen und 90 % sind keine schlechte Schätzung für felsige Exoplaneten.

Basierend auf unserem Sonnensystem:

Eisen macht etwa 0,117 %, Silizium 0,065 % und Magnesium 0,051 % aus, also etwa 0,234 % der Masse des Sonnensystems. An diese Elemente gebundener Sauerstoff fügt unter Verwendung der Zusammensetzung der Erde als Schätzung etwa weitere 50 % hinzu, bis zu etwa 0,35 %. Wasserstoff und Helium machen etwa 97,6 % aus, was etwa 2 % der Masse des Sonnensystems in Form von Eis und schwereren Gasen hinterlässt, nicht Wasserstoff und Helium. Das sind vor allem Wasser, Ammoniak, CO2 und Methan, mit kleineren Mengen an anderen Gasen/Eisen.

Diese Zahlen sind grob, aber gut genug für eine Schätzung. In unserem Sonnensystem gibt es etwa 6-mal so viel Eis und schwerere Gase als Gesteinsmaterial und fast 40-mal so viel Wasserstoff und Helium wie die anderen Elemente.

Planeten müssen ziemlich groß sein, um Wasserstoff und Helium aufzunehmen . Jupiter und Saturn sind die einzigen Planeten in unserem Sonnensystem, die reich an Wasserstoff und Helium sind. Auch die kleineren Gasriesen Uranus und Neptun haben vergleichsweise wenig Wasserstoff und Helium.

Es gibt also wahrscheinlich keinen kleinen Gasriesen. Gasgiganten müssen groß sein, sonst existieren sie gar nicht. (Ich sollte eine Fußnote machen, dass man einen kleinen Gasriesen bekommen kann, wenn ein Gasriese Atmosphäre verliert, aber das wäre in einer Übergangsphase).

Ich mag den Begriff „Eisriesen“ nicht, obwohl er oft verwendet wird, um Neptun und Pluto zu definieren, weil sie hauptsächlich Eis (Wasser, Methan, CO2, NH3) sind, nicht hauptsächlich Wasserstoff/Helium. Ich nenne sie nicht gerne "Eisriesen", wenn sie auch heiß sein können, daher bevorzuge ich die Bezeichnung Neptun wie Planeten oder Neptune.

Uranus (ein Planet vom Typ Neptun) besteht hauptsächlich aus Eis und schwereren Gasen mit einem geschätzten Anteil von nur 3 % bis 10 % Wasserstoff und Helium . Schätzungen zufolge etwa 70–90 % Eis/kein Wasserstoff/Heliumgas und der Rest etwa 7–20 % dichteres Material. Das wären einige andere Elemente, vielleicht etwas verfestigter Kohlenstoff (Diamanten), prozentual mehr Schwefel und weniger Eisen als die Erde sowie einige erdähnliche Silikate. Magnesiumoxide, Eisen und Eisenoxide, obwohl die hohe Innentemperatur möglicherweise nicht viel chemische Bindungen in Richtung des Zentrums des Planeten hinterlässt, wo die Temperaturen 9.000 Grad C erreichen.

Neptun ist Uranus ähnlich, aber massiver und dichter. Es wird angenommen, dass er mehr Wasser und vielleicht einen größeren inneren Mantel hat, obwohl der Großteil seiner Masse wie Uranus aus Eis und schweren Gasen besteht (nicht aus Wasserstoff/Helium).

Neptun und Uranus haben Wasserstoff in Form von Methan, Ammoniak und Wasser, aber ich zähle diesen Wasserstoff zu ihren „schweren Gasen/Eisen“. Beide haben einen vergleichsweise geringen Anteil an freiem Wasserstoff (3%-10%), was eine klare Unterscheidung zwischen Neptun-ähnlichen Planeten und Gasriesen wie Jupiter und Saturn macht , bei denen der Großteil ihrer Masse Wasserstoff ist .

Es hilft, darüber nachzudenken, wie Planeten entstehen. Kleinere Planeten haben zu wenig Schwerkraft, um Wasserstoff und Heliumgas zurückzuhalten, und Sonnensysteme sind meistens zu warm, als dass Wasserstoff gefrieren könnte, sodass Planeten zum größten Teil aus festem Material bestehen, entweder Gestein oder Eis, das während der Entstehung verklumpt und zusammenklebt. Wenn sie genug Schwerkraft haben, können sie beginnen, an einer Atmosphäre festzuhalten, und weiter vom Stern entfernt ist dies einfacher.

Der Mondtitan zum Beispiel ist klein, um eine Atmosphäre zu haben, aber er ist ziemlich weit von der Sonne entfernt und besteht größtenteils aus Eis auf seiner Oberfläche. Wenn also das Eis auf seiner Oberfläche schmilzt, füllt er im Grunde seine Atmosphäre wieder auf. Titan gast immer noch aus und verliert Atmosphäre, aber es verliert Atmosphäre langsam genug, dass es eine Atmosphäre behält, aber in gewissem Sinne befindet es sich in einem Übergang, wo seine Atmosphäre entgast wird. Wenn das Oberflächeneis zur Neige geht, das leicht auftaut, sollte es beginnen, den eisigen Jupitermonden zu ähneln.

Also zurück zu deiner ursprünglichen Frage. Viele Kombinationen sind möglich, manche nicht. Baby-Jupiter (die Masse von Neptun) sind wahrscheinlich unwahrscheinlich, obwohl ein Gasriese in der Nähe seines Sterns, der viel von seiner Atmosphäre verloren hat, einem Baby-Jupiter ähneln könnte, aber wie bei Titan wäre das ein Übergangszustand.

Gesteinsjupiter sind unwahrscheinlich, weil Wasserstoff Gesteinsmaterial um mehr als 200 zu 1 in den meisten Teilen der Milchstraße übertrifft. Nun, einige Sonnensysteme sind wahrscheinlich "metallischer" als andere, so dass dieses Verhältnis etwas variieren wird, aber sobald es genug Masse gibt, damit sich ein Gasriese bilden kann, ist Wasserstoff wahrscheinlich das häufig vorkommende Element und Helium Nr. 2 und jeder felsige Kern würde von Wasserstoff und Helium in den Schatten gestellt werden.

Ein felsiger Neptun jedoch, kein Grund, warum nicht. Ein Planet mit 8 Erdmassen aus erdähnlichem Material und 8 Erdmassen aus Eis (und 5%-10% Wasserstoff) wäre im Grunde ein felsiger Neptun. Es wäre wahrscheinlich etwas kleiner und sicherlich dichter, aber im äußeren Erscheinungsbild nicht allzu unterschiedlich.

Wasserwelten ist ein gebräuchlicher Begriff, der als "felsiger Neptun" gelten könnte. Wir wissen nicht genau, woraus sie bestehen, aber Dichteschätzungen deuten auf einen hohen Prozentsatz an Wasser (und vermutlich CO2, CH4, NH3) hin, das den Großteil von Uranus und Neptun ausmacht.

Hier ist eine Karte von Exoplaneten mit weniger als 20 Erdmassen. Ich vermute, dass diese Schätzungen eine beträchtliche Fehlerspanne aufweisen, aber sie stimmt mehr oder weniger mit dem Rocky-Neptun-Argument überein. Planeten mit 2 oder 3 Gramm pro Kubikzentimeter würden in diesem Bereich liegen.

Siehe Diagramm: www.hpcf.upr.edu/~abel/phl/hec_plots/exoplanet_df.png

Quelle .

Baby-Neptuns mit nur 1 oder 2 Erdmassen könnten auch möglich sein, aber sie müssten wahrscheinlich ziemlich kalt und weit von ihrem Stern entfernt sein, sonst laufen sie Gefahr, ihre Atmosphäre zu verlieren.

Eiswelten wie Pluto können ziemlich klein werden, aber Pluto hat sehr wenig Atmosphäre. Planeten müssen im Allgemeinen ziemlich groß sein, um ihre Atmosphäre zu bewahren. Wenn sie zu kalt sind, gefriert diese Atmosphäre. Titan befindet sich, wie ich oben erwähnt habe, in einem langsamen Übergang, bei dem seine Atmosphäre von seiner Oberfläche kommt und sie langsam verliert. Ceres ist aufgrund seiner Dichte ebenfalls ein eisiges mondähnliches Objekt, obwohl es fast sein gesamtes Oberflächeneis verloren hat, aber es hat wahrscheinlich viel Wasser/"Eis" unter seiner Oberfläche.

Ich denke, die Antwort von @userLTK ist ziemlich vollständig, aber ich möchte eine aus einer anderen Perspektive hinzufügen.

Astronomen neigen wie alle Menschen dazu, Dinge, die wir sehen, mit Worten zu kategorisieren. Dies ist für eine schnelle Kommunikation notwendig, aber manchmal gibt es Objekte, die am Rande der einen oder anderen Kategorie stehen (denken Sie an einen braunen Zwerg).

Die Realität ist in großen Maßstäben ziemlich analog und wir neigen dazu, sie zu schneiden, zu „digitalisieren“, um zu verstehen, wovon wir sprechen, aber fast immer wird es Beispiele geben, die von einer Kategorie zur nächsten reichen oder sich sogar überlagern ein und dasselbe Objekt in zwei Kategorien.

Wie bereits erwähnt, hängt die Gasmenge eines Planeten hauptsächlich von seiner Masse ab. Gleichzeitig fehlt eine Kategorie von Planeten – gemessen an der Masse – in unserem Sonnensystem: Supererden (und wahrscheinlich Mini-Neptune ... wieder, hier geht es darum, welche Granularität wir in Definitionen für eine angemessene Kommunikation verwenden möchten , und die Grenzen jeder Kategorie. Darauf werde ich nicht eingehen). Wenn die Erde also 1 Erdmasse hat und Neptun-Uranus etwa 17-15 Erdmassen, können Sie sich leicht vorstellen, dass ein Planet in der Mitte die richtige Masse hat, um halb Gestein und halb Gas zu sein. Vielleicht 3, 5 oder 8 Erdmassen, keine Ahnung über die genaue Masse für die genauen 50%. Es hängt auch von seiner Entstehung und Entwicklung ab.