Kohlenstoffreiche Exoplaneten sind möglicherweise wasserlos

Diese künstlerische Darstellung illustriert das Schicksal zweier unterschiedlicher Planeten: Der Planet links gleicht der Erde und besteht größtenteils aus silikatbasiertem Gestein; Ozeane bedecken seine Oberfläche. Der Planet rechts ist reich an Kohlenstoff - und trocken. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Leben, wie wir es kennen, unter solch harten Bedingungen gedeihen kann, ist klein. (NASA / JPL-Caltech)
Diese künstlerische Darstellung illustriert das Schicksal zweier unterschiedlicher Planeten: Der Planet links gleicht der Erde und besteht größtenteils aus silikatbasiertem Gestein; Ozeane bedecken seine Oberfläche. Der Planet rechts ist reich an Kohlenstoff - und trocken. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Leben, wie wir es kennen, unter solch harten Bedingungen gedeihen kann, ist klein. (NASA / JPL-Caltech)

Laut einer von der NASA finanzierten theoretischen Forschungsarbeit besitzen kohlenstoffreiche Planeten, darunter sogenannte Diamant-Planeten, möglicherweise keine Ozeane. Unsere Sonne ist ein kohlenstoffarmer Stern und als Folge davon besteht unser Planet Erde größtenteils aus Silikaten, nicht Kohlenstoff. Sterne mit einem viel höheren Kohlenstoffanteil besitzen dagegen wahrscheinlich kohlenstoffreiche Planeten, eventuell mit äußeren Schichten aus Diamant. Durch Modellierung der Bestandteile dieser kohlenstoffbasierten Planetensysteme bestimmten die Wissenschaftler, dass den Planeten Eiswasser-Reservoire fehlen, die Planeten mit Ozeanen versorgen.

„Die Bausteine, die zur Entstehung unserer Ozeane führten, sind die eisreichen Asteroiden und Kometen“, sagte Torrence Johnson vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien), der die Ergebnisse am 7. Oktober 2013 auf dem Division of Planetary Sciences Meeting der American Astronomical Society in Denver präsentierte. Johnson, ein Mitglied mehrerer NASA-Planetenmissionen wie Galileo, Voyager und Cassini, hat Jahrzehnte mit der Untersuchung der Planeten in unserem eigenen Sonnensystem verbracht. „Wenn wir diese Bausteine im Auge behalten, dann zeigt sich, dass Planeten um kohlenstoffreiche Sterne trocken sind“, sagte er.

Johnson und seine Kollegen sagen, der zusätzliche Kohlenstoff in entstehenden Sternsystemen würde den Sauerstoff wegschnappen und ihn daran hindern, Wasser zu bilden. „Es ist ironisch: Wenn der Kohlenstoff – das Hauptelement des Lebens – zu präsent ist, wird er den Sauerstoff stehlen, der [zusammen mit Wasserstoff] Wasser gebildet hätte – die Verbindung, die für Leben, wie wir es kennen, unverzichtbar ist“, sagte Jonathan Lunine von der Cornell University in Ithaca (New York), ein Mitwirkender an der Studie.

Eine der großen Fragen bei der Untersuchung von Planeten jenseits unseres Sonnensystems – sogenannten Exoplaneten – ist, ob sie bewohnbar sind oder nicht. Forscher identifizieren solche Planeten, indem sie zunächst in der habitablen Zone nach ihnen suchen – das ist die Zone um ihre Zentralsterne, in denen die Temperaturen warm genug für flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche sind. Die Kepler-Mission der NASA hat mehrere Planeten innerhalb dieser Zone gefunden und die Forscher sind dabei, die Kepler-Daten nach Kandidaten zu durchsuchen, die so klein wie die Erde sind.

Aber auch wenn ein Planet in dieser habitablen Zone entdeckt wird, wo der Theorie zufolge Ozeane vorhanden sein könnten – gibt es dort tatsächlich genug Wasser, um die Oberfläche zu befeuchten? Johnson und sein Team gingen dieser Frage mit Planeten-Modellen nach, die auf Messungen des Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnisses unserer Sonne basieren. Wie andere Sterne verinnerlichte auch unsere Sonne ein Gemisch aus Elementen aus dem Urknall und aus vorangegangenen Sterngenerationen, darunter Wasserstoff, Helium, Stickstoff, Silizium, Kohlenstoff und Sauerstoff. „Unser Universum hat seine eigene Top-Ten-Liste der Elemente“, sagte Johnson und bezieht sich damit auf die zehn häufigsten Elemente in unserem Universum.

Diese Modelle sagen genau voraus, wie viel Wasser in der Form von Eis in der Frühgeschichte unseres Sonnensystems vor Milliarden Jahren eingeschlossen wurde, bevor es auf die Erde gelangen konnte. Kometen und/oder die Ursprungskörper der Asteroiden werden als die Hauptwasserversorger angesehen, obwohl Wissenschaftler ihre Rollen immer noch diskutieren. So oder so vermutet man, dass die Objekte ihre Reise weit jenseits der Erde begonnen haben, hinter einer Grenze, die als „Schneegrenze“ bezeichnet wird, bevor sie auf der Erde einschlugen und Wasser tief in den Planeten und auf seine Oberfläche brachten.

Als die Forscher ihre Planeten-Modelle auf kohlenstoffreiche Sterne anwandten, verschwand das Wasser. „Es gibt keinen Schnee hinter der Schneegrenze“, sagte Johnson. „Nicht alle Gesteinsplaneten entstehen auf dieselbe Weise“, ergänzte Lunine. „Sogenannte Diamant-Planeten von der Größe der Erde werden – falls sie existieren – für uns völlig fremd aussehen: leblose, wasserlose Wüstenwelten.“

Die Ergebnisse der Computersimulation, die diese Schlussfolgerungen untermauern, wurden letztes Jahr im Astrophysical Journal veröffentlicht. Die Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit dieser Systeme standen im Mittelpunkt des Division of Planetary Sciences Meeting.

Quelle: http://www.nasa.gov/centers/jpl/news/carbon20131024.html

(THK)

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