Künstlerische Darstellung des Planetensystems um Kepler-138, im Vordergrund der Planet Kepler-138 d (© STScI).

In der Fachzeitschrift „Nature Astronomy“ präsentiert ein internationales Team, dem auch das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften angehört, die Entdeckung eines exotischen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, der von einem 2000 Kilometer tiefen globalen Wasserozean und einer flüchtigen Atmosphäre umgeben ist.

ÜBER GESTEINSPLANETEN, MINI-NEPTUNE UND HYCEANE

Bisher wurden extrasolare Planeten, die weniger als 1,7 Erdradien haben, entweder zu Gesteinsplaneten gezählt oder zu Mini-Neptunen, also zu Planeten, die ihre ursprünglichen – im Fachjargon als „primordial“ bezeichneten – Wasserstoffgashüllen nicht verloren haben. Gesteinsplaneten umkreisen ihr Zentralgestirn meist auf sehr engen Umlaufbahnen, sodass sie ihre Atmosphären durch den Einfluss der stellaren Strahlung im Laufe der Zeit verlieren. Wasserstoffreiche Mini-Neptune hingegen reicherten bei ihrer Entstehung so viel Wasserstoffgas an, dass sie es – wie auch die großen Gasplaneten im äußeren Sonnensystem – nicht mehr in den Weltraum verlieren konnten. Dasselbe gilt für Hycean-Planeten, hypothetische Himmelskörper, die von einem heißen Wasserozean und einer entsprechend sehr wasserstoffreichen Atmosphäre umgeben sind.
 

ZWERGSTERN-SYSTEM KEPLER 138 IM VISIER

Im Jahr 2014 wurden erstmals drei Planeten entdeckt, die den Roten Zwergstern Kepler 138 umkreisen. Nun haben Forscher:innen in diesem Planetensystem eine überraschende Entdeckung gemacht. Mit Hilfe der Weltraumteleskope Hubble und Spitzer wurden mehrere Planeten-Transits beobachtet, die durch 28 Radialgeschwindigkeits-Messungen mit dem Keck-Observatorium auf Hawaii ergänzt wurden. Numerischen Simulationen der IWF-Wissenschaftlerin und Mitautorin Daria Kubyshkina zufolge sollte jede hypothetische Wasserstoffgashülle um Kepler-138 d innerhalb von 10 Millionen Jahren in den Weltraum verloren gegangen sein. Auf Grund seines wesentlich höheren Alters von 1-2,7 Milliarden Jahren könne der Planet deshalb kein Mini-Neptun oder Hycean-Planet sein.

Flüssiges Wasser konnte durch diese Beobachtungen bei Kepler-138 d nicht direkt nachgewiesen werden. Erst durch den Vergleich der Größe und Masse des Planeten mit Modellen kommen die Astronom:innen zu dem Schluss, dass ein erheblicher Teil seines Volumens – bis zur Hälfte – aus Materialien bestehen sollte, die leichter als Gestein, aber schwerer als Wasserstoff oder Helium sind. Das häufigste dieser möglichen Materialien ist Wasser.

„Der Ozean ist 500-mal tiefer als der durchschnittliche irdische Ozean“, schildert Fossati.

„Gekoppelte Modellierungen des Planeteninneren und der Atmosphärenstruktur, die mit den aufwendigen Beobachtungen übereinstimmen, ergaben, dass der erdähnliche Gesteinskern von Kepler-138 d sehr wahrscheinlich von einem 2000 Kilometer tiefen Wasserozean und einer flüchtigen Atmosphäre umgeben ist“, schildert Luca Fossati, IWF-Gruppenleiter und Mitautor der Studie. „Der Ozean ist also 500-mal tiefer als der durchschnittliche irdische Ozean. Die Gesamtzusammensetzung des Planeten ähnelt deshalb eher den Eismonden des Jupiters in unserem Sonnensystem“, so Fossati.

Eine Kombination aus Transitbeobachtungen und Radialgeschwindigkeitsmessungen zeigt auch, dass Kepler-138 c ein etwas wärmerer Zwilling von Kepler-138 d ist, also eine weitere Wasserwelt im selben System. Inzwischen vermutet man auch die Existenz eines vierten Planeten, Kepler-138 e, der sich am inneren Rand der bewohnbaren Zone befindet.

PROGNOSEN VON 2004 BESTÄTIGT

„Das wiederum wirft die Frage nach der möglichen Habitabilität des Planeten auf“, meint Lammer.

Sogenannte „Ozeanplaneten“ wurden schon 2004 prognostiziert. Wie auch an der aktuellen Studie war IWF-Gruppenleiter Helmut Lammer bereits am allerersten Artikel über diese damals noch hypothetischen Himmelskörper beteiligt (Léger et al., 2004). Kepler-138 d scheint nun der erste extrasolare Planet zu sein, auf den die Bezeichnung wirklich zutrifft. „Das wiederum wirft die Frage nach der möglichen Habitabilität des Planeten auf“, ergänzt Lammer. Habitate der Klasse V, die Planeten mit großen Wasserschichten über einem felsigen Kern entsprechen, wurden 2013 von Lammer erstmals definiert (Lammer, 2013). Die möglichen Lebensbedingungen bei solchen potentiellen Habitaten richten sich dabei nach den Extrembedingungen in der Tiefsee von Ozeanen auf der Erde.

„Bei Kepler-138 d hingegen handelt es sich jedoch um eine Unterklasse eines solchen Habitats,“ erklärt Lammer. „Aufgrund der riesigen Wassermenge bildet sich sehr wahrscheinlich Hochdruckeis (Noack et al., 2016) oder sogar Wasser in einer anderen Phase, die bei hohem Druck auftritt, einer so genannten überkritischen Flüssigkeit. Diese extremen Zustände blockieren den Kontakt zwischen dem Wasser an der Oberfläche und den Mineralien im darunterliegenden Gesteinskörper.“ Die Entstehung von Leben, wie wir es kennen, wird dadurch – laut derzeitigem Wissensstand – verhindert.

Weitere Informationen finden Sie in den Presseaussendungen der NASA und Université de Montréal.

Quelle: https://www.oeaw.ac.at/news/erste-entdeckung-eines-ozeanplaneten

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Knapp und doch kein Glück, interessant und spannend ist es trotzdem.

Bei über 5000 Exoplaneten muss es einfach irgendwo Wasser geben, Ozeane wie wir sie kennen und doch auch leben (Bakterien und Pilzsporen) Und dann haben wir ja noch Interessante bzw. heiße Kandidaten für Leben, Eismonde wie Enceladus oder Europa.

Wie toll wäre es wenn es mal nicht heißen würde:

-Enceladus „könnte/vielleicht“ alle Bausteine für leben haben.

-Enceladus und Europa „könnten/vielleicht“ leben Beherbergen.

-Europa „könnte/vielleicht“ einen Ozean haben

-Exoplaneten „könnten/vielleicht“ Wasser und primitives leben beherbergen.

Ich hoffe dass das James Webb Teleskop 2023, dieses „könnte/vielleicht“ in ein Eismonde und Exoplaneten „haben“ einen Ozean oder „haben“ alle Bausteine für leben, rückt. Denn die Studien wie interessant sie auch über Exoplanent und Eismonde sind, immer schwingt ein aber.. und könnte/vielleicht mit, es fehlt dieses Wow! der den Satus quo verschiebt.

Leben findet das James James Webb Teleskop auf Eismonde und Exoplaneten wahrscheinlich nicht direkt aber das muss es auch nicht. Es wäre schon ein Durchbruch in der Astrobiologie wenn das James Webb-Teleskop es schafft den Status quo von „könnte/vielleicht“ näher in Richtung Eismonde und Exoplaneten aber „haben“, zu schieben. Nicht nur um Ziele für die nächste Generation von noch leistungsfähigeren Teleskopen ausmacht.

Sondern auch die Diskussion unter Wissenschaftlern verändert. Außer dem können diese dann auch ganz anders argumentieren bei Finanzierungen von Sonden deren Länder sich dann zum beispiel durch das Eis von Enceladus oder Europa bohren um den darunter liegenden Ozean zu erforschen. Ein „haben“ ist schon ein ganz anderer Schnack als ein „könnte/vielleicht“ wenn man solche Gelder beantragen möchte bzw. Wissenschaftler ihre Vorschläge bei den Weltraumorganisationen einreichen.

2023 – Hoffen/Warten auf den großen Wums/Wow-Effekt in der Astrobiologie der Bücher umschreibt.

Christian Dauck