Diese erdähnlichen Exoplaneten könnten Wasser beherbergen

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Mit Hilfe des NASA/ESA Weltraumteleskops Hubble untersucht ein Team aus internationalen Astronomen, ob sich Wasser auf den sieben erdähnlichen Planeten befindet, die den Zwergstern TRAPPIST-1 umkreisen. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass die Äußeren dieses Planetensystems erhebliche Mengen an Wasser beherbergen. Dazu gehören die drei Planeten, welche sich innerhalb der habitablen Zone des Sterns befinden. Das untermauert die Wahrscheinlichkeit, dass sie wirklich bewohnbar sein könnten.

Illustration des Planetensystems um TRAPPIST-1 mit Erde als relativem Größenvergleich. Der grüne Bereich zeigt die habitable Zone[***]. Quelle: NASA
Am 22. Februar diesen Jahres wurde bekanntgegeben, dass sieben erdgroße Planeten in der Umlaufbahn um den Zwergstern TRAPPIST-1 entdeckt wurden. Dieser befindet sich 40 Lichtjahre[*] von der Erde entfernt. Das Planetensystem ist das einzige bisher entdeckte mit einer solch großen Anzahl an erdähnlichen Planeten.

Nach der Entdeckung wurde natürlich sofort begonnen, das System genauer zu erforschen. Ein internationales Team von Wissenschaftlern, angeleitet vom Schweizer Astronomen Vincent Bourrier vom universitären Observatorium Genf, untersuchte mit Hilfe des Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) auf dem NASA/ESA Weltraumteleskop Hubble die ultraviolette Strahlung, die von den Planeten des Systems ausgeht.

„“Ultraviolette Strahlung ist ein wichtiger Faktor für die atmosphärische Entwicklung der Planeten,““ erklärt Bourrier. „“So wie in unserer Atmosphäre, wo ultraviolettes Sonnenlicht Moleküle aufbricht, kann das ultraviolette Sternenlicht den Wasserdampf in der Atmosphäre von Exoplaneten in Wasserstoff und Sauerstoff aufbrechen.““

Dabei werden Wassermoleküle durch weniger energiereiche Strahlung aufgebrochen und ultraviolette Strahlen mit mehr Energie sowie Röntgenstrahlen heitzen die obere Atmosphäre des Planeten so auf, dass auch Wasser- und Sauerstoff entweichen können.

Wasserstoffgas ist sehr leicht, kann damit die Atmosphäre verlassen und um die Exoplaneten mit Hilfe von Hubble detektiert werden. Dies dient als Indikator dafür, dass vermutlich atmosphärischer Wasserdampf vorhanden ist. Die Ergebnisse der Untersuchungen von ultravioletter Strahlung im TRAPPIST-1 System lassen tatsächlich vermuten, dass die Planeten über die Zeit hinweg schon riesige Mengen an Wasser verloren haben müssen.

Speziell für die beiden inneren Planeten TRAPPIST-1b und TRAPPIST-1c[**], die der größte Anteil an ultravioletter Strahlung von ihrem Stern erreicht, gilt diese Entdeckung.

„“Unsere Ergebnisse zeigen, dass die flüchtige Atmosphäre eine wichtige Rolle in der Entwicklung dieser Planeten spielt,““ erklärte Julien de Wit, Co-Author der Studie und Forscher am MIT, USA.

Die inneren Planeten können mehr als 20 Erd-Ozeane an Wasser über die letzten acht Milliarden Jahre verloren haben. Die äußeren Planeten, von denen sich e, f und g  in der habitablen Zone[***] befinden, haben dagegen wahrscheinlich viel weniger Wasser verloren. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Planeten je nur weniger als drei Erd-Ozeane an Wasser verloren haben. Dies lässt vermuten, dass auf ihrer Oberfläche noch Wasser vorhanden ist. Trotzdem kann mit den bisher verfügbaren Daten noch keine endgültige Aussage getroffen werden, wie groß das Wasservorkommen auf den Exoplaneten im System TRAPPIST-1 wirklich ist.

„“Während unsere Ergebnisse vermuten lassen, dass die äußeren Planeten die vielversprechendsten Kandidaten bei der Suche nach Wasser mit dem bald startenden James Webb Space Telescope sind, zeigen sie auch den Bedarf an theoretischen und ergänzenden Studien auf allen Wellenlängen, um die Beschaffenheit der TRAPPIST-1 Planeten und ihre potenzielle Bewohnbarkeit zu ermitteln,““ sagte Bourrier abschließend.

 

 

[*] Ein Lichtjahr ist übrigens nicht, wie man denken könnte, eine Zeitangabe, sondern eine Längeneinheit. Die Strecke, die Licht in einem Jahr zurücklegt, also etwa 9,461 · 1012 km.

[**] Exoplaneten werden oft nach ihrem Zentralstern benannt und dann mit Buchstaben (b,c,d,…) in der Reihenfolge von Innen nach Außen versehen, um sie auseinander zu halten.

[***] Die habitable Zone ist der Bereich, in dem sich ein Planet um sein Zentralgestirn bewegen muss, um auf der Oberfläche dauerhaft flüssiges Wasser führen zu können.

Quelle:

ESA/Hubble Information Centre. „First hints of possible water content on TRAPPIST-1 planets.“ ScienceDaily. ScienceDaily, 31 August 2017. <www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170831113018.htm>.

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Shari van Treeck

Shari van Treeck, 29, hat BSc Geophysik und Meteorologie und MSc Physik der Erde und Atmosphäre mit dem Schwerpunkt Weltraumgeophysik an der Universität zu Köln studiert. Seit 2015 ist sie Doktorandin im Sonderforschungsbereich Transregio 32 an der Universität Bonn in der angewandten Geophysik.

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