16.05.2011

Exoplanet ohne Tageszeiten

Trotz permanenter Tag- und Nachtseite kann der Planet Gliese 581d ein stabiles Klima haben und wäre damit der erste entdeckte habitable Exoplanet.


Trotz permanenter Tag- und Nachtseite kann der Planet Gliese 581d ein stabiles Klima haben und wäre damit der erste entdeckte habitable Exoplanet.

  

Das Planetensystem des roten Zwergs Gliese 581, einer der der Sonne nächstgelegenen Sterne, ist schon häufiger Gegenstand von Studien gewesen, die versuchen, den ersten prinzipiell bewohnbaren Exoplaneten aufzuspüren. Zwei Kandidaten wurden dabei schon verworfen. Für eine dritten Planeten, Gliese 581d, sieht das anders aus. Er kann als der erste bestätigte Exoplanet mit erdähnlicher Masse in der habitalen Zone gelten, so das Ergebnis eines Forscherteams des Laboratoire de Météorologie Dynamique des Pierre Simon Laplace Instituts in Paris.

2007 berichteten Wissenschaftler von der Entdeckung zweier Planeten, die nicht weit vom inneren und äußeren Rand der habitablen Zone den Stern Gliese 581 umkreisen, also in dem Abstandsbereich, der weder zu heiß noch zu kalt ist, so dass Wasser in flüssiger Form vorkommen kann. Während der weiter entfernte Planet, Gliese 581d, für zu kalt befunden wurde, hielten die Entdecker den inneren für potentiell bewohnbar. Spätere Untersuchungen der Atmosphäre ergaben jedoch, dass wenn es dort jemals flüssige Ozeane gegeben hätte, diese aufgrund des sogenannten Runaway-Treibhauseffekts schnell verdampft wären. Ein anderer erdähnlicher Kandidat im mittleren Bereich der habitablen Zone wurde 2010 vorgestellt: Gliese 581g. Doch es ist äußerst umstritten, ob es diesen Planeten überhaupt gibt. Die „Entdeckung“ könnte einfach aus dem Rauschen bei der sehr empfindlichen Messung des Sternenwackelns resultieren, die zum Nachweis der Exoplaneten notwendig sind.

Abb.: Schematische Darstellung des globalen Klimamodells, mit dem die Forscher Gliese 581d studierten. Mit rot sind warme, mit blau kalte Bereiche dargestellt. Die Pfeile zeigen die Windgeschwindigkeiten in einer Höhe von 2 km. (Bild: LMD/CNRS) 

 

Der Planet Gliese 581d bewegt sich wahrscheinlich in einer gebundenen Rotation und hat eine permanente Tag- und Nachtseite. Daher ging man davon aus, dass eine Atmosphäre, die dick genug wäre, um den Planeten warm zu halten, auf der Nachtseite so kalt werden würde, dass sie komplett ausfriert, womit alle Voraussetzungen für ein habitables Klima zunichte wären. Nun gelang es dem Forscherteam nachzuweisen, dass Gliese 581d entgegen dieser Vermutung durchaus eine stabile Atmosphäre haben könnte. Dazu entwickelten sie ein Computermodell, mit dem sie in der Lage sind, mögliche Klimaszenarien sowie die Oberfläche des Planeten dreidimensional zu simulieren. Sie fanden heraus, dass mit einer dichten Kohlenstoffdioxidatmosphäre – ein für den Planeten wahrscheinliches Szenario – Gliese 581d ein gegenüber einem Kollaps stabiles Klima hat, das warm genug für Ozeane, Wolken und Regen ist. Durch die Zirkulation der Atmosphäre wird die Aufwärmung auf der Tagseite über den gesamten Planeten verteilt.

Für den Planeten mit etwa siebenfacher Erdmasse und doppelter -größe gibt es aber auch andere Möglichkeiten. Eine besteht darin, dass der Planet seine Atmosphäre in einem frühen Stadium bereits komplett verloren hat. Um zu überprüfen, welches Szenario tatsächlich zutrifft, haben die Forscher verschiedene Tests vorgeschlagen. Mit einer Entfernung von 20 Lichtjahren ist der Planet einer der nächsten galaktischen Nachbarn der Erde, wodurch es möglich wäre, seine Atmosphäre mit einem leistungsstarken Teleskop direkt nachzuweisen.

CNRS / MH

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