Wasser in der Atmosphäre eines Exoplaneten in der Habitable Zone entdeckt. Es könnte Regen sein
Astronomen haben mit dem Hubble-Weltraumteleskop Wasser in der Atmosphäre eines Exoplaneten in der bewohnbaren Zone seines Sterns entdeckt. Wenn dies bestätigt wird, wird es das erste Mal sein, dass wir Wasser – eine wichtige Zutat für das Leben, wie wir es kennen – auf einem Exoplaneten entdecken. Das Wasser wurde in der Atmosphäre als Dampf nachgewiesen, aber die Temperatur des Planeten bedeutet, dass er flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche halten könnte, wenn es felsig ist.
Der Planet heißt K2-18b und ist etwa 110 Lichtjahre entfernt. Der Planet ist ganz anders als die Erde. Es ist ein Super-Erde , und es ist doppelt so groß wie die Erde und etwa 8-mal so massiv. K2-18b umkreist einen Roten Zwergstern und wurde erstmals 2015 vom Weltraumteleskop Kepler entdeckt.
„Wasser auf einer anderen potenziell bewohnbaren Welt als der Erde zu finden, ist unglaublich aufregend.“
DR. Angelos Tsiaras (UCL Center for Space Exochemistry Data, CSED)
Astronomen des Center for Space Exochemistry Data am University College London im Vereinigten Königreich machten die Entdeckung in Daten der Wide Field Camera 3 des Hubble-Weltraumteleskops. Ihre Ergebnisse sind in einem Artikel mit dem Titel „ Wasserdampf in der Atmosphäre des bewohnbaren Planeten mit acht Erdmassen K2-18 b ' veröffentlicht in Naturastronomie . Die Detektion basiert auf der spektroskopischen Signatur von Wasser in der Atmosphäre des Exoplaneten.
In einem Pressemitteilung , Erstautor Dr. Angelos Tsiaras (UCL Center for Space Exochemistry Data, CSED), sagte: „Wasser auf einer anderen potenziell bewohnbaren Welt als der Erde zu finden, ist unglaublich aufregend. K2-18b ist nicht „Earth 2.0“, da es deutlich schwerer ist und eine andere atmosphärische Zusammensetzung hat. Es bringt uns jedoch der Beantwortung der grundlegenden Frage näher: Ist die Erde einzigartig?
Das Team hinter der Entdeckung entwickelte Algorithmen und ließ archivierte Hubble-Daten von 2016 und 2017 durch sie laufen. Sie analysierten das Sternenlicht des Roten Zwergsterns, während es durch die Atmosphäre des Exoplaneten ging. Sie entdeckten die molekulare Signatur von Wasser sowie von Wasserstoff und Helium.
Mithilfe von Hubble-Daten analysierten die Wissenschaftler das durch die Atmosphäre von K2-12b gefilterte Sternenlicht und fanden die chemische Signatur von Wasser. Bild: NASA
Diese Ergebnisse müssen noch bestätigt werden, aber wenn sie es sind, sind die Implikationen faszinierend. Wissenschaftler glauben, dass Supererden wie diese die häufigste Art von Planeten in der Milchstraße sind. Und Rote Zwergsterne wie der, auf der K2-18b umkreist, sind die häufigste Sternart. Sie sind auch die coolsten und langlebigsten sowie die kleinsten. Dies deutet darauf hin, dass es möglicherweise noch viele weitere Exoplaneten geben könnte, die diesem ähnlich sind.
Kepler entdeckte Hunderte von Supererden, die Planeten mit Massen zwischen Erde und Neptun sind, und TESS der NASA wird voraussichtlich Hunderte mehr finden. Laut dem Co-Autor dieses neuen Artikels, Dr. Ingo Waldmann, ist dies ein gutes Zeichen für die Suche nach potenziell bewohnbaren Exoplaneten.
In einem Pressemitteilung , sagte Dr. Waldmann: „Bei so vielen neuen Supererden, die in den nächsten Jahrzehnten erwartet werden, ist dies wahrscheinlich die erste Entdeckung vieler potenziell bewohnbarer Planeten. Dies liegt nicht nur daran, dass Supererden wie K2-18b die häufigsten Planeten in unserer Milchstraße sind, sondern auch, weil Rote Zwerge – Sterne, die kleiner als unsere Sonne sind – die häufigsten Sterne sind.“
Der Planet hat ein sehr kurzes Jahr. Es dauert nur 33 Tage, um eine Umlaufbahn zu vollenden. Die Forscher glauben, dass K2-18b entweder ein felsiger Planet oder ein eisiger Planet ist. Wenn es vereist ist, kann es viel Wasser in seinem Inneren haben. Aber das sind nur vorläufige Ergebnisse.
„Diese Studie trägt zu unserem Verständnis von bewohnbaren Welten außerhalb unseres Sonnensystems bei und markiert eine neue Ära in der Exoplanetenforschung…“
DR. ANGELOS TSIARAS (UCL CENTER FOR SPACE EXOCHEMISTRY DATA, CSED)
Laut den Autoren könnte die Atmosphäre auch Stickstoff und Methan enthalten, zwei Chemikalien, die mit dem Leben in Verbindung stehen. Aber leider konnten sie sie nicht entdecken. Das muss auf weitere Studien warten, die es ihnen auch ermöglichen, die Wolkenbedeckung und den Wasseranteil in der Atmosphäre abzuschätzen.
K2-12b ist seinem Stern sehr nahe, aber da Rote Zwerge nicht so energiereich sind wie unsere Sonne, erhält der Exoplanet von unserer Sonne ungefähr so viel Energie wie die Erde. Die Berechnungen der Astronomen zeigen, dass seine Temperatur der Erde ähnlich ist: Irgendwo im Bereich von etwa -72 °C bis 47 °C (-99 °C bis 116 °F).
Das sind aufregende Ergebnisse, aber die Aussichten für das Leben auf diesem Exoplaneten sind nicht groß. Obwohl sich der Planet selbst in der bewohnbaren Zone des Sterns befindet, ist der Stern, den er umkreist, möglicherweise nicht sehr gastfreundlich. Rote Zwerge können viele Leuchtraketen aussenden, und all diese Energie kann das Lebenspotenzial stark einschränken.
Die Vorstellung eines Künstlers eines Superflare-Ereignisses auf einem Zwergstern. Astronomen wissen nicht, wie aktiv der Wirtsstern von K2-12b ist, aber Rote Zwerge können sehr energisch und unberechenbar sein. Bildnachweis: Mark Garlick/University of Warwick
Spannend ist hingegen die Tatsache, dass K2-12b überhaupt eine Atmosphäre besitzt, zumal es viel Wasserstoff enthält. Eine Atmosphäre kann einen Planeten vor der Strahlung eines Sterns schützen, genau wie die Erde es tut. Wenn die Atmosphäre des Planeten von Wasserstoff dominiert wird, der sehr leicht ist und leicht durch Sternstrahlung zerstreut wird, ist dies ein Hinweis darauf, dass K2-12b in gewisser Weise geschützt sein könnte, obwohl es einen Roten Zwerg umkreist.
Die Größe von K2-12b und anderen Supererden ist ebenfalls ein Faktor für die Bewohnbarkeit. „Wasser kann ziemlich lange bleiben, weil Supererden ihre Atmosphäre länger behalten können, weil sie eine größere Schwerkraft haben“, sagte Giovanna Tinetti, eine Physikerin, die das Papier mitverfasst hat, in einem Pressegespräch.
„Diese Studie trägt zu unserem Verständnis von bewohnbaren Welten außerhalb unseres Sonnensystems bei und markiert eine neue Ära in der Exoplanetenforschung, die entscheidend ist, um die Erde, unsere einzige Heimat, letztendlich in das Gesamtbild des Kosmos einzuordnen“, sagte Dr. Tsiaras.
Ist die Erde einzigartig? Es wird keine schnelle Antwort auf diese Frage geben, aber Studien wie diese helfen uns am wenigsten, die Erde im Verhältnis zur Population der Exoplaneten zu verstehen. Bildnachweis: GOES-17/NOAA/NASA
Diese Entdeckung erfordert Folgebeobachtungen, um sie zu bestätigen. Wir brauchen auch bessere Teleskope, um seine Atmosphäre und die Atmosphären anderer Exoplaneten genauer zu untersuchen. Zwei Teleskope am Horizont werden diese Aufgabe übernehmen. Die James Webb Weltraumteleskop wird die leistungsstarke Fähigkeit haben, die Atmosphären von Exoplaneten zu untersuchen, was wirklich der nächste Schritt zum Verständnis aller von Kepler gefundenen Exoplaneten ist, die von TESS gefunden werden.
Die ESA ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey)-Mission wird 2028 starten und die Atmosphären von etwa 1000 Exoplaneten im Detail untersuchen. ARIEL wird uns zusammen mit dem JWST ein viel besseres Verständnis von K2-12b und ähnlichen Exoplaneten geben.
Wir haben lange auf das JWST gewartet. Es hat die Fähigkeit, Atmosphären sehr weit entfernter Planeten zu untersuchen. Das James Webb-Weltraumteleskop in einem Reinraum im Johnson Space Center der NASA in Houston. Bildnachweis: NASA/JSC
Professor Giovanna Tinetti (UCL CSED), Co-Autorin und Principal Investigator von ARIEL, sagte: „Unsere Entdeckung macht K2-18b zu einem der interessantesten Ziele für zukünftige Studien. Über 4000 Exoplaneten wurden entdeckt, aber wir wissen nicht viel über ihre Zusammensetzung und Natur. Durch die Beobachtung einer großen Anzahl von Planeten hoffen wir, Geheimnisse über ihre Chemie, Entstehung und Entwicklung zu enthüllen.“
„Um wirklich zu verstehen, wie sich die Bewohnbarkeit in einer wasserstoffreichen Atmosphäre entwickelt, wird es in den nächsten 10 Jahren ein sehr intensives Forschungsthema sein“, sagte Waldmann.
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