Wasserdampf auf K2-18b, einem bewohnbaren Exoplaneten ?
– Nachrichten vom 17. September 2019 –
Von den 4000 Planeten, die außerhalb des Sonnensystems entdeckt wurden, ist die überwiegende Mehrheit völlig lebensfeindlich. Ob sie zu massiv, zu nah oder zu weit von ihrem Stern entfernt sind, es ist schwer vorstellbar, wie flüssiges Wasser und möglicherweise Leben auf ihnen Zuflucht finden könnten. Es gibt jedoch einen kleinen Katalog von Exoplaneten, deren Bedingungen sicherlich milder sind. K2-18b ist einer von ihnen. Es liegt etwa 120 Lichtjahre entfernt in der Wohnzone eines Roten Zwergs. Es ist etwa achtmal so massereich wie die Erde und höchstwahrscheinlich synchron mit seinem Stern, dh es zeigt immer dieselbe Seite wie der Mond mit der Erde.
Dies ist nicht der beste Kandidat, den wir auf der Suche nach einem Zwilling unseres Planeten kennen, aber K2-18b wird derzeit zum Star der Exoplaneten. Nach einer doppelten Ankündigung am 10. und 11. September kündigten zwei Teams, die an denselben Beobachtungsdaten arbeiteten, fast gleichzeitig die Entdeckung von Wasserdampf in der Atmosphäre dieses Exoplaneten an. H2O wäre auch in großen Mengen vorhanden, sicherlich mit Wolken und Regen.
Dies ist nicht das erste Mal, dass Wasserdampf in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachgewiesen wurde, aber die vorherigen Entdeckungen betrafen gasförmige Riesen. K2-18b ist ein viel weniger massereicher Planet. Sein Wasserkreislauf kann daher teilweise dem entsprechen, was wir auf der Erde kennen. Aber stellen Sie sich keine ruhigen Meere und grünen Wiesen vor. K2-18b unterscheidet sich sehr von unserem Planeten. Die Atmosphäre ist sehr dicht und erreicht mit Sicherheit mehrere Millionen Druckstangen.
Wir sind uns nicht einmal sicher, ob es einen felsigen Kern hat. Wenn es einen hat, ist der Kern von einer dicken Wasserstoffschicht umgeben, die mit Wasserdampf bedeckt ist. Es gibt keine Oberfläche, auf der sich Meere oder Ozeane bilden könnten. Wenn wir hinzufügen, dass Tage oder Nächte dauerhaft sind, ist es nicht idyllisch, sich darauf zu einigen. Es ist möglich, dass sich unter solchen Bedingungen eine primitive Lebensform entwickeln kann, aber es wird sehr schwer sein, dies in 120 Lichtjahren Entfernung zu bestätigen.
Die Entdeckung von Wasserdampf in der Atmosphäre eines so kleinen Exoplaneten ist jedoch sehr ermutigend. Möglich wurde diese Beobachtung durch das Hubble-Weltraumteleskop, das zwischen 2016 und 2017 8 Transite des Exoplaneten vor seinem Stern aufzeichnete. Ein Teil des Lichts des Sterns durchquerte die Atmosphäre von K2-18b, bevor es auf den Spiegel des Weltraumteleskop. Dieses Licht enthält die Spuren der chemischen Elemente, denen es begegnet ist. Es hinterlässt tatsächlich Absorptionslinien in seinem Spektrum. Dieselbe Technik könnte verwendet werden, um noch kleinere Exoplaneten zu untersuchen, möglicherweise von der Größe der Erde.
Dies erfordert einen größeren Spiegel, zum Beispiel das James Webb Weltraumteleskop. Das zukünftige Großraumteleskop wird dieser Technik folgen können, indem es die Beobachtungen von K2-18b fortsetzt. Dies kann die Gelegenheit sein, andere atmosphärische Gase zu entdecken und so diese Art von Planeten, die es im Sonnensystem nicht gibt, ein wenig besser zu verstehen. Die Ankündigung, die wir alle erwarten, ist offensichtlich die Entdeckung von Wasser in der Atmosphäre eines felsigen Exoplaneten, der sich in der bewohnbaren Zone seines Sterns befindet. Seien wir optimistisch, dass dies im nächsten Jahrzehnt sein wird.
Auf der Suche nach einem bewohnbaren Exoplaneten, der freundlicher ist als die Erde
– Neuigkeiten vom 3. September 2019 –
Auf unserer Suche nach bewohnbaren Exoplaneten haben wir einen absoluten Referenten, den wir am besten kennen, nämlich die Erde. Deshalb versuchen wir, Planeten mit ähnlicher Größe und Masse wie die Erde zu entdecken, mit besonderem Interesse für die Exoplaneten, die wahrscheinlich die gleichen Temperaturbedingungen und Atmosphären chemischer Zusammensetzung bieten. Dieser Ansatz ist intelligent, weil wir auf diese Weise glauben, das Leben entdecken zu können. Wenn wir einen perfekten Zwilling unseres Planeten finden könnten, wäre er zumindest bewohnbar, wenn wir nicht bewohnt wären.
Aber ist die Erde wirklich der absolute Bezugspunkt auf der Suche nach Leben oder könnten einige Planeten mit leicht unterschiedlichen Bedingungen noch fruchtbarer sein? Dies ist die Frage, die sich eine von der NASA gesponserte Forschergruppe gestellt hat. Sie versuchten, die idealen Parameter für die Entstehung des Lebens, wie wir es kennen, zu bestimmen. Überraschenderweise ist das Ergebnis ein anderer Planet als wir.
Im Zentrum der Bewohnbarkeitsfragen eines Exoplaneten stehen das flüssige Wasser und die Ozeane. Die Ozeane würden sich idealerweise ein wenig von denen der Erde unterscheiden. Um sich zu ernähren, braucht ein primitives Leben das Licht seines Sterns, das sich in der Nähe der Oberfläche befindet, und marine Sedimente, die sich eher am Boden der Ozeane befinden. Meeresströmungen, die Sedimente brauen und an die Oberfläche zurückbringen, sind daher unerlässlich, um die richtigen Bedingungen an den richtigen Ort zu bringen. Auf der Erde treten diese Phänomene des Hochquellens von nährstoffreichen Gewässern hauptsächlich in Küstennähe auf.
Ausgehend von bekannten Exoplaneten führte das Forscherteam mehr als 4000 Simulationen durch, um festzustellen, ob bestimmte Bedingungen zu noch größeren Auftriebsphänomenen führen können als auf der Erde. Und die Antwort lautet ja. Die besten Ergebnisse werden für Planeten mit viel Wasser, einer dichten Atmosphäre, Kontinenten und sehr langen Tagen erzielt. Es ist dieses kleine Detail, das auf der Erde fehlt, um die Spitze der Rangliste der bewohnbaren Planeten zu erreichen.
Wenn Venus einmal Ozeane und Kontinente hatte, bot sie mit ihren Tagen von 217 Erdtagen beinahe perfekte Lebensbedingungen. Dies ist natürlich nur ein Modell und vor allem für primitives marines Leben auf der Basis der Photosynthese relevant. Andere Bedingungen sind wahrscheinlich notwendig, um dieses Leben komplexer werden zu lassen und sich zu einem intelligenten Leben zu entwickeln.
Die Ergebnisse dieser Arbeit geben noch einige zusätzliche Hinweise auf die Suche nach bewohnbaren Exoplaneten. Die oben genannten Bedingungen sind mit den derzeitigen Mitteln der Astronomen nicht nachweisbar. Wir können jedoch hoffen, dass die nächste Generation von Weltraum- und Bodenteleskopen uns Hinweise auf die Atmosphäre terrestrischer Exoplaneten geben wird.
Wie wir auf der Erde gesehen haben, interagieren die Ozeane und die Atmosphäre sehr eng. Es ist daher möglich, in diesen Atmosphären chemische Marker zu entdecken, die Hinweise auf das mögliche Vorhandensein eines Ozeans und die Bedingungen geben, unter denen es herrscht. Mit diesen mageren Informationen können wir dann das Design der nächsten Generation von Teleskopen optimieren. Es ist ein langer und langwieriger Prozess, der uns jedoch eines Tages zu der unwiderruflichen Schlussfolgerung führen kann, dass wir im Universum nicht allein sind.
Image by NASA/Ames/JPL-Caltech [Public domain]
Quellen
