Jäger von außerirdischem Leben haben möglicherweise eine neue und unerwartete Nische zum Auskundschaften.
ZU aktuelles Papier eingereicht von Associate Professor of Astronomy an der Columbia University Kristen Menou to the Astrophysical Journal weist darauf hin, dass gezeitengebundene Planeten in engen Umlaufbahnen um rote Zwergsterne der M-Klasse einen sehr einzigartigen hydrologischen Zyklus beherbergen könnten. Und in einigen extremen Fällen kann dieser Zyklus zu einer merkwürdigen Dichotomie führen, bei der sich Eis auf der anderen Hemisphäre der Welt ansammelt und eine ausgedörrte Sonnenseite hinterlässt. Leben unter solchen Bedingungen zu sprießen wäre eine Herausforderung, sagen Experten, aber es ist – verlockend – denkbar.
Die Möglichkeit von Leben um rote Zwergsterne hat Forscher schon früher gereizt. Zwerge vom Typ M sind nur 0,075- bis 0,6-mal so massiv wie unsere Sonne und kommen im Universum viel häufiger vor. Die Lebensdauer dieser Geizhalssterne lässt sich imBillionenJahre für das untere Ende der Massenskala. Zum Vergleich: Das Universum existiert erst seit 13,8 Milliarden Jahren. Dies ist ein weiterer Pluspunkt im Spiel, dem biologischen Leben eine Chance zu geben, in Gang zu kommen. Und während die bewohnbare Zone , oder die „Goldlöckchen“-Region, in der Wasser flüssig bleiben würde, näher an einem Wirtsstern für einen Planeten liegt, der einen Roten Zwerg umkreist, ist sie auch ausgedehnter als das, was wir in unserem eigenen Sonnensystem bewohnen.
Gliese 581- ein Beispiel für eine potenzielle bewohnbare Zone um einen Roten Zwergstern im Kontrast zu unserem eigenen Sonnensystem. (Quelle: ESO/Henrykus unter einer Wikimedia Creative Commons Attribution 3.0 Unported-Lizenz).
Aber ein solches Szenario ist nicht ohne Nachteile. Rote Zwerge sind turbulente Sterne, die Strahlungsstürme entfesseln, die alle nahen Planeten für das Leben, wie wir es kennen, unfruchtbar machen würden.
Aber das von Professor Menou vorgeschlagene Modell zeichnet ein einzigartiges und überzeugendes Bild. Während Wasser auf der permanenten Tagesseite einer erdgroßen Welt, die in der Umlaufbahn um einen M-Zwergstern eingeschlossen ist, schnell verdunsten würde, würde es durch atmosphärische Konvektion transportiert und gefrieren und auf der permanenten Nachtseite ansammeln. Dieses Eis würde nur langsam zurück auf die sengende Tagesseite wandern und der Prozess würde sich fortsetzen.
Könnten diese Arten von „wasserumschlossenen Welten“ häufiger vorkommen als unsere eigenen?
Die Art der Gezeitensperre, auf die Bezug genommen wird, ist dieselbe, die zwischen der Erde und ihrem Mond aufgetreten ist. Der Mond behält ein Gesicht, das ewig der Erde zugewandt ist, und vollzieht alle 29,5 Tage Synodenperiode eine Umdrehung. Wir sehen dasselbe Phänomen auch bei den Satelliten von Jupiter und Saturn, und ein solches Verhalten ist höchstwahrscheinlich im Bereich von Exoplaneten üblich, die ihre Wirtssterne eng umkreisen.
Die Studie verwendete ein dynamisches Modell namens PlanetSimulator, das an der Universität Hamburg in Deutschland entwickelt wurde. Die vom Autor modellierten Welten legen nahe, dass Planeten mit weniger als einem Viertel des Wassers in den Ozeanen der Erde und einer ähnlichen Sonneneinstrahlung wie die Erde von ihrem Wirtsstern schließlich den größten Teil ihres Wassers als Eis auf der Nachtseite des Planeten einfangen würden.
Kepler-Datenergebnisse deuten darauf hin, dass Planeten in engen Umlaufbahnen um M-Zwergsterne relativ häufig vorkommen. Der Autor stellt auch fest, dass eine solche Eisfalle auf einer wasserarmen Welt, die einen M-Zwergstern umkreist, einen tiefgreifenden Einfluss auf das Klima haben würde, abhängig von der Menge der verfügbaren flüchtigen Stoffe. Dies beinhaltet die Möglichkeit von Auswirkungen auf den Prozess von Erosion, Verwitterung und CO2Radfahren, die auch für das Leben, wie wir es auf der Erde kennen, von entscheidender Bedeutung sind.
Bisher gibt es noch keine echte „Kurzliste“ entdeckter Exoplaneten, die der Rechnung entsprechen könnten. „Jeder Planet in der bewohnbaren Zone eines M-Zwergsterns ist eine potenziell wassergefüllte Welt, aber wahrscheinlich nicht, wenn wir wissen, dass der Planet eine dicke Atmosphäre besitzt.“ Professor Menou erzählteUniversum Heute. 'Aber wenn mehr solcher Planeten entdeckt werden, sollte es viel mehr potenzielle Kandidaten geben.'
Harte Zeiten in rauen Gefilden – die Vorstellung eines Künstlers von der Tagesseite einer Welt, die einen Roten Zwergstern umkreist. ( Kredit : NASA/JPL-Caltech).
Könnte dieses Eisfallen-Szenario auch weit verbreitet sein, da rote Zwergsterne relativ häufig sind?
„Kurz gesagt ja“, sagte Professor Menou zuUniversum heute. „Es hängt auch von der Häufigkeit der Planeten um solche Sterne ab (Angaben deuten darauf hin, dass sie hoch ist) und von der Gesamtwassermenge an der Oberfläche des Planeten, die nach einigen Bildungsmodellen tatsächlich klein sein sollte, was dieses Szenario wahrscheinlicher machen würde.“ /relevant. Es könnte im Prinzip eher die Regel als die Ausnahme sein, obwohl es abzuwarten bleibt.“
Natürlich würde sich das Leben unter solchen Bedingungen den einzigartigen Herausforderungen stellen. Die Tagesseite der Welt würde den stürmischen Launen ihrer roten Zwergsonne in Form von häufigen Strahlungsstürmen ausgesetzt sein. Die kalte Nachtseite würde hier Abhilfe schaffen, aber auf der permanent verhüllten Nachtseite dieser Welt wäre es schwierig, eine zuverlässige Energiequelle zu finden, und man kann sich vielleicht darauf verlassen Chemosynthese statt solarbetriebener Photosynthese.
Auf der Erde tut das Leben in der Nähe von „Schwarzen Rauchern“ oder vulkanischen Schloten tief auf dem Meeresboden, wo die Sonne nie scheint, genau das. Man könnte sich vielleicht auch ein Leben vorstellen, das in den Dämmerungsregionen einer solchen Welt eine Nische findet und sich von den Trümmern ernährt, die vorbei zirkulieren.
Einige der am nächsten Rote Zwergsterne für unser eigenes Sonnensystem umfassen Promixa Centauri, Barnards Star und Luytens Flare Star. Barnards Stern ist aufgrund seiner hohen Eigenbewegung seit über einem Jahrhundert das Ziel von Suchen nach Exoplaneten, die bisher nichts ergeben haben.
Der nächste M-Zwergstern mit bisher entdeckten Exoplaneten ist Gliese 674 mit einer Entfernung von 14,8 Lichtjahren. Die aktuelle Bilanz der extrasolaren Welten gemäß der Extrasolar Planet Enzyklopädie steht bei 919.
Diese Jagd wird auch für TESS eine Herausforderung sein, die Transiting Exoplanet Survey Satellite und der Nachfolger von Kepler, der 2017 auf den Markt kommt.
Das Suchen und Identifizieren von eisgefangenen Welten kann sich als Herausforderung erweisen. Solche Planeten würden einen Kontrast in der Albedo oder Helligkeit von einer Hemisphäre zur anderen aufweisen, aber wir würden in der Dunkelheit immer die eisbedeckte Seite der Nacht sehen. Dennoch konnten Wissenschaftler, die Exoplaneten jagen, eine erstaunliche Menge an Informationen aus den zuvor verfügbaren Daten herauskitzeln – vielleicht werden wir bald wissen, ob solche planetarischen Oasen weit innerhalb der „Schneelinie“ existieren, die um rote Zwergsterne kreist.
Lesen Sie das Papier über Water-Trapped Worlds im Folgenden Verknüpfung .
