Astronomen, die das Hubble-Weltraumteleskop verwenden, haben Wasser in der Atmosphäre eines Exoplaneten in der bewohnbaren Zone seines Sterns entdeckt. Wenn dies bestätigt wird, ist es das erste Mal, dass wir Wasser - eine wichtige Zutat für das Leben, wie wir es kennen - auf einem Exoplaneten entdecken. Das Wasser wurde als Dampf in der Atmosphäre erkannt, aber die Temperatur des Planeten bedeutet, dass es flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche halten kann, wenn es felsig ist.
Der Planet heißt K2-18b und ist ungefähr 110 Lichtjahre entfernt. Der Planet ist viel anders als die Erde. Es ist eine Supererde und doppelt so groß wie die Erde und ungefähr achtmal so massiv. K2-18b umkreist einen roten Zwergstern und wurde erstmals 2015 vom Kepler-Weltraumteleskop entdeckt.
"Wasser auf einer möglicherweise bewohnbaren Welt außer der Erde zu finden, ist unglaublich aufregend."
Dr. Angelos Tsiaras (UCL-Zentrum für weltraumexochemische Daten, CSED)
Astronomen des Zentrums für Weltraum-Exochemie-Daten am University College London im Vereinigten Königreich machten die Entdeckung in Daten der Weitfeldkamera 3 des Hubble-Weltraumteleskops. Ihre Ergebnisse sind in einem Artikel mit dem Titel „Wasserdampf in der Atmosphäre der bewohnbaren Zone“ enthalten acht Erde-Masse-Planet K2-18 b ”veröffentlicht in Nature Astronomy. Der Nachweis basiert auf der spektroskopischen Signatur von Wasser in der Atmosphäre des Exoplaneten.
In einer Pressemitteilung sagte der Erstautor Dr. Angelos Tsiaras (UCL-Zentrum für weltraumexochemische Daten, CSED): „Es ist unglaublich aufregend, Wasser auf einer potenziell bewohnbaren Welt außer der Erde zu finden. K2-18b ist nicht „Erde 2.0“, da es wesentlich schwerer ist und eine andere atmosphärische Zusammensetzung hat. Dies bringt uns jedoch der Beantwortung der grundlegenden Frage näher: Ist die Erde einzigartig? “
Das Team hinter der Entdeckung entwickelte Algorithmen und führte archivierte Hubble-Daten aus den Jahren 2016 und 2017 durch. Sie analysierten das Sternenlicht des roten Zwergsterns, als er durch die Atmosphäre des Exoplaneten ging. Sie entdeckten die molekulare Signatur von Wasser sowie Wasserstoff und Helium.
Diese Ergebnisse müssen noch bestätigt werden, aber wenn und wann sie sind, sind die Auswirkungen faszinierend. Wissenschaftler glauben, dass Supererden wie diese der häufigste Planetentyp in der Milchstraße sind. Und rote Zwergsterne wie die K2-18b-Umlaufbahnen sind die häufigste Art von Sternen. Sie sind auch die coolsten und langlebigsten und die kleinsten. Dies weist darauf hin, dass es möglicherweise viel mehr Exoplaneten geben könnte, die diesem ähnlich sind.
Kepler entdeckte Hunderte von Supererden, Planeten mit Massen zwischen Erde und Neptun, und die TESS der NASA wird voraussichtlich Hunderte weitere finden. Laut dem Mitautor dieses neuen Papiers, Dr. Ingo Waldmann, ist dies ein gutes Zeichen dafür, potenziell bewohnbare Exoplaneten zu finden.
In einer Pressemitteilung sagte Dr. Waldmann: „Angesichts der Tatsache, dass in den nächsten Jahrzehnten so viele neue Supererden gefunden werden, ist es wahrscheinlich, dass dies die erste Entdeckung vieler potenziell bewohnbarer Planeten ist. Dies liegt nicht nur daran, dass Supererden wie K2-18b die häufigsten Planeten in unserer Milchstraße sind, sondern auch daran, dass 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 abzuschließen. Die Forscher glauben, dass K2-18b entweder ein felsiger oder ein eisiger Planet ist. Wenn es eisig ist, kann es eine große Menge Wasser in seinem Inneren haben. Dies sind jedoch nur vorläufige Ergebnisse.
"Diese Studie trägt zu unserem Verständnis von bewohnbaren Welten jenseits unseres Sonnensystems bei und markiert eine neue Ära in der Exoplanetenforschung ..."
DR. ANGELOS TSIARAS (UCL-ZENTRUM FÜR RAUMEXOCHEMIE-DATEN, CSED)
Laut den Autoren könnte die Atmosphäre auch Stickstoff und Methan enthalten, zwei mit dem Leben verbundene Chemikalien. Leider konnten sie sie nicht erkennen. Das muss auf weitere Studien warten, die es ihnen auch ermöglichen, die Wolkendecke und den Prozentsatz des Wassers in der Atmosphäre abzuschätzen.
K2-12b ist seinem Stern sehr nahe, aber da rote Zwerge nicht so energisch sind wie unsere Sonne, erhält der Exoplanet ungefähr so viel Energie wie die Erde von unserer Sonne. Die Berechnungen der Astronomen zeigen, dass seine Temperatur der der Erde ähnlich ist: Irgendwo im Bereich von etwa -72 bis 47 Grad Celsius.
Das sind aufregende Ergebnisse, aber die Aussichten für das Leben auf diesem Exoplaneten sind nicht großartig. 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 Fackeln abgeben, und all diese Energie kann das Lebenspotential stark einschränken.
Andererseits ist die Tatsache, dass K2-12b überhaupt eine Atmosphäre hat, aufregend, zumal es viel Wasserstoff enthält. Eine Atmosphäre kann einen Planeten vor der Strahlung eines Sterns schützen, genau wie die Erde. Wenn die Atmosphäre des Planeten von Wasserstoff dominiert wird, der sehr leicht ist und durch Sternstrahlung leicht zerstreut werden kann, 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 Super-Erden 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 einer Pressekonferenz.
"Diese Studie trägt zu unserem Verständnis bewohnbarer Welten jenseits unseres Sonnensystems bei und markiert eine neue Ära in der Exoplanetenforschung, die entscheidend ist, um die Erde, unser einziges Zuhause, letztendlich in das Gesamtbild des Kosmos einzubeziehen", sagte Dr. Tsiaras.
Diese Entdeckung erfordert nachfolgende Beobachtungen, um sie zu bestätigen. Wir brauchen auch bessere Teleskope, um die Atmosphäre und die Atmosphären anderer Exoplaneten genauer untersuchen zu können. Zwei Teleskope am Horizont werden diesen Job erledigen. Das James Webb-Weltraumteleskop wird die leistungsstarke Fähigkeit haben, die Atmosphären von Exoplaneten zu untersuchen. Dies ist wirklich der nächste Schritt zum Verständnis aller von Kepler gefundenen Exoplaneten, die von TESS gefunden werden.
Die ARIEL-Mission (Atmospheric Remote Sensing Infrared Exoplanet Large-Survey) der ESA wird 2028 gestartet und die Atmosphäre 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.
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 Stichprobe von Planeten hoffen wir, Geheimnisse über ihre Chemie, Bildung und Entwicklung preiszugeben. “
"Zu verstehen, wie sich die Bewohnbarkeit in einer wasserstoffreichen Atmosphäre entwickelt, wird in den nächsten 10 Jahren ein sehr intensives Thema sein", sagte Waldmann.
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