Hubble liefert erste Hinweise auf den Wassergehalt der Planeten um TRAPPIST-1

Größenvergleich der sieben Planeten im System TRAPPIST-1 (Abstände nicht maßstabsgerecht). Die Oberflächen sind künstlerische Illustrationen mit potenziellen Merkmalen wie Wasser, Eis und Atmosphären. (Credit: NASA / R. Hurt / T. Pyle)
Größenvergleich der sieben Planeten im System TRAPPIST-1 (Abstände nicht maßstabsgerecht). Die Oberflächen sind künstlerische Illustrationen mit potenziellen Merkmalen wie Wasser, Eis und Atmosphären. (Credit: NASA / R. Hurt / T. Pyle)

Ein internationales Astronomenteam hat das NASA/ESA-Weltraumteleskop Hubble verwendet, um abzuschätzen, ob es Wasser auf den sieben erdgroßen Planeten des nahen Zwergsterns TRAPPIST-1 geben könnte. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass die äußeren Planeten des Systems noch immer große Mengen Wasser beherbergen könnten. Das schließt die drei Planeten innerhalb der habitablen Zone des Sterns ein, was der Möglichkeit weiteres Gewicht verleiht, dass sie tatsächlich bewohnbar sein könnten.

Am 22. Februar 2017 gaben Astronomen die Entdeckung von sieben erdgroßen Planeten im Orbit um den ultrakühlen Zwergstern TRAPPIST-1 bekannt, der sich etwa 40 Lichtjahre entfernt befindet. Das macht TRAPPIST-1 zu dem Planetensystem mit der bislang größten Anzahl erdgroßer Planeten.

Nach der Entdeckung nutzte ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Schweizer Astronomen Vincent Bourrier vom Observatoire de l’Université de Genève den Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) an Bord des Hubble-Teleskops, um die Menge der ultravioletten Strahlung von den einzelnen Planeten des Systems zu untersuchen.

"Ultraviolette Strahlung ist ein wichtiger Faktor bei der atmosphärischen Entwicklung von Planeten", erklärte Bourrier. "So wie ultraviolettes Sonnenlicht Moleküle in unserer eigenen Atmosphäre spaltet, so kann ultraviolettes Sternlicht Wasserdampf in den Atmosphären von Exoplaneten in Wasserstoff und Sauerstoff spalten."

Während energieärmere Ultraviolettstrahlung in einem als Photodissoziation bezeichneten Prozess Wassermoleküle spaltet, heizen Ultraviolettstrahlung mit höherer Energie (XUV) und Röntgenstrahlung die obere Atmosphäre eines Planeten auf. Dadurch wird es den Produkten der Photodissoziation – Wasserstoff und Sauerstoff – ermöglicht, aus der Atmosphäre zu entweichen.

Weil es sehr leicht ist, kann Wasserstoffgas aus den Atmosphären der Exoplaneten entweichen und in deren Nähe von Hubble registriert werden, was als möglicher Indikator für atmosphärischen Wasserdampf betrachtet wird. Die beobachtete Menge an ultravioletter Strahlung, die von dem Stern TRAPPIST-1 emittiert wird, lässt darauf schließen, dass die Planeten im Laufe ihrer Entwicklung riesige Mengen Wasser verloren haben könnten.

Das gilt insbesondere für die beiden innersten Planeten des Systems, TRAPPIST-1b und TRAPPIST-1c, welche die größte Menge an ultravioletter Strahlungsenergie erhalten. "Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Entweichen der Atmosphäre eine wichtige Rolle bei der Entwicklung dieser Planeten spielen könnte", fasst Julien de Wit vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) zusammen, ein Co-Autor der Studie.

Die innersten Planeten könnten in den vergangenen acht Milliarden Jahren das Äquivalent von mehr als der 20-fachen Menge des Wassers in den irdischen Ozeanen verloren haben. Die äußeren Planeten jedoch, darunter TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f und TRAPPIST-1g, die in der habitablen Zone liegen, sollten viel weniger Wasser verloren haben. Daraus folgt die Vermutung, dass sie einiges davon auf ihren Oberflächen gehalten haben könnten.

Die berechneten Wasserverlustraten und geophysikalische Wasserfreisetzungsraten unterstützen ebenfalls die Theorie, dass die äußersten, massereicheren Planeten ihr Wasser behalten. Mit den derzeit verfügbaren Daten und Teleskopen kann allerdings keine endgültige Schlussfolgerung über den Wassergehalt der Planeten um TRAPPIST-1 gezogen werden.

"Obwohl unsere Ergebnisse dafür sprechen, dass die äußeren Planeten die besten Kandidaten sind, um mit dem kommenden James Webb Space Telescope nach Wasser zu suchen, unterstreichen sie auch die Notwendigkeit für theoretische Überlegungen und ergänzende Beobachtungen in allen Wellenlängen, um die Natur der Planeten im TRAPPIST-1-System und ihre potenzielle Bewohnbarkeit zu bestimmen", schlussfolgerte Bourrier.

Quelle

(THK)

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