Der nur rund 39 Lichtjahre von der Erde entfernte Exoplanet GJ 1132b erstaunte Astronomen, als er vergangenes Jahr entdeckt wurde: Er könnte trotz einer Temperatur von etwa 232 Grad Celsius eine Atmosphäre besitzen. Aber würde diese Atmosphäre dicht und neblig sein oder dünn und fein? Eine neue Forschungsarbeit besagt, dass Letzteres viel wahrscheinlicher ist.
Die Astronomin Laura Schaefer vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und ihre Kollegen gingen der Frage nach, was mit GJ 1132b im Laufe der Zeit geschehen würde, wenn er seine Entwicklung mit einer dampfigen, wasserreichen Atmosphäre begonnen hätte.
Der Planet kreist in einer Entfernung von nur 2,2 Millionen Kilometern um seinen Stern, weshalb er mit ultraviolettem Licht überflutet wird. Ultraviolettes Licht spaltet Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff – beides kann dann in den Weltraum entweichen. Weil Wasserstoff aber leichter ist, entweicht er schneller, während der Sauerstoff dort länger verweilt.
“Auf kühleren Planeten könnte Sauerstoff ein Hinweis auf fremdes Leben und Bewohnbarkeit sein. Aber auf einem heißen Planeten wie GJ 1132b ist es ein Hinweis auf das genaue Gegenteil – einen Planeten, der gebacken und sterilisiert wird”, sagte Schaefer. Da Wasserdampf ein Treibhausgas ist, hätte der Planet einen starken Treibhauseffekt, was die bereits vorhandene intensive Hitze des Sterns noch erhöhen würde. Infolgedessen könnte seine Oberfläche über Millionen Jahre hinweg geschmolzen bleiben.
Ein Magmaozean würde mit der Atmosphäre interagieren und einen Teil des Sauerstoffs absorbieren, aber wie viel? Dem von Schaefer und ihren Kollegen erstellten Modell zufolge nur etwa ein Zehntel. Der Großteil der 90 Prozent des restlichen Sauerstoffs entweicht in den Weltraum, allerdings könnte ein Anteil zurückbleiben. “Dieser Planet könnte das erste Exemplar darstellen, wo wir Sauerstoff auf einem Gesteinsplaneten jenseits des Sonnensystems registrieren”, sagte Co-Autor Robin Wordsworth von der Harvard Paulson School of Engineering and Applied Sciences. Falls auf GJ 1132b noch Sauerstoff vorhanden ist, könnten Teleskope der nächsten Generation wie das Giant Magellan Telescope und das James Webb Space Telescope in der Lage sein, es nachzuweisen und zu analysieren.
Das Magmaozean-Atmosphäre-Modell könnte Wissenschaftlern bei der Lösung des Rätsels helfen, wie sich die Venus im Lauf der Zeit entwickelte. Die Venus besaß anfangs möglicherweise erdähnliche Wassermengen, die durch Sonnenlicht aufgespalten worden wären. Trotzdem zeigt sie nur geringe Anzeichen von verbleibendem Sauerstoff. Das Problem des fehlenden Sauerstoffs verblüfft Astronomen nach wie vor.
Schaefer vermutet, dass ihr Modell auch Einblicke in andere, ähnliche Exoplaneten geben wird. Beispielsweise enthält das System TRAPPIST-1 drei Planeten, die sich in der habitablen Zone befinden könnten. Weil sie kühler als GJ 1132b sind, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass sie eine Atmosphäre aufrechterhalten können.
Diese Forschungsarbeit wurde zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen und ist online verfügbar. Die Abhandlung wurde von Laura Schaefer, Robin Wordsworth, Zachory Berta-Thompson (University of Colorado, Boulder) und Dimitar Sasselov (CfA) verfasst.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mit seinem Hauptsitz in Cambridge (Massachusetts) ist ein Gemeinschaftsprojekt des Smithsonian Astrophysical Observatory und des Harvard College Observatory. Wissenschaftler aus sechs Forschungsabteilungen untersuchen hier den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.
Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/2016-18
(THK)
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