Eisgürtel am Äquator sind häufiger als Eiskappen an den Polen

Wir fahren gern in den Süden, Richtung Äquator, um der Kälte zu entfliehen. An den beiden Polen der Erde herrschen dauerhaft Frost und Eis. Auf das ganze Universum bezogen, ist das durchaus nicht die Regel, wie Astronomen in einer wissenschaftlichen Arbeit herausgefunden haben.

Dazu hat ein Team der University of Washington und der Universität Bern mehr als 200.000 hypothetische erdähnliche Welten rechnerisch simuliert – Planeten, die dieselbe Größe, Masse, atmosphärische Zusammensetzung und Geografie wie die moderne Erde haben – alle in einer Umlaufbahn um Sterne, die unserer Sonne, einem Stern vom G-Typ, ähnlich sind. So wollten sie herausfinden, welche Arten von Umgebungen die Astronomen auf echten erdähnlichen Exoplaneten erwarten können. Da Eis viel Licht reflektiert, ist diese Information bei der Beobachtung ferner Welten hilfreich.

Wichtigstes Ergebnis: Den simulierten Exoplaneten fehlte oft ein Merkmal der heutigen Erde: die teilweise Eisbedeckung. “Wir haben im Wesentlichen das Klima der Erde auf Welten um verschiedene Sterntypen simuliert und festgestellt, dass es in 90 Prozent der Fälle mit flüssigem Wasser auf der Oberfläche keine Eisschichten oder Polkappen gibt”, sagt Mitautor Rory Barnes, Professor für Astronomie. “Wenn allerdings Eis vorhanden ist, sehen wir, dass Eisgürtel – also permanentes Eis entlang des Äquators – wahrscheinlicher sind als Eiskappen.”

Die Ergebnisse werfen ein Licht auf das komplexe Wechselspiel zwischen flüssigem Wasser und Eis auf erdähnlichen Welten, so die Hauptautorin Caitlyn Wilhelm, die die Studie leitete. “Wenn man sich die Eisbedeckung auf einem erdähnlichen Planeten ansieht, kann man viel darüber erfahren, ob er bewohnbar ist”, sagt Wilhelm. “Wir wollten alle Parameter verstehen – die Form der Umlaufbahn, die axiale Neigung, die Art des Sterns – die sich darauf auswirken, ob es Eis auf der Oberfläche gibt, und wenn ja, wo.”

Den Simulationen zufolge, die eine Zeitspanne von einer Million Jahren auf jeder Welt umfassten, wiesen erdähnliche Welten ein Klima auf, das von einem planetenweiten “Schneeball”-Klima – mit Eis in allen Breitengraden – bis hin zu einem dampfenden “feuchten Treibhaus” reichte, das wahrscheinlich dem Klima der Venus ähnelt, bevor ein unkontrollierter Treibhauseffekt ihre Oberfläche so heiß machte, dass Blei schmilzt. Doch obwohl die meisten Umgebungen in den Simulationen irgendwo zwischen diesen Extremen lagen, gab es nur auf etwa jedem Zehnten hypothetischen bewohnbaren Exoplaneten teilweise Oberflächeneis. Wenn partielles Eis vorhanden war, variierte seine Verteilung je nach Stern. In der Umgebung von Sternen des F-Typs wurden polare Eiskappen – wie sie derzeit auf der Erde vorkommen – etwa dreimal häufiger gefunden als Eisgürtel, während Eisgürtel bei Planeten in der Umgebung von Sternen des G- und K-Typs doppelt so häufig vorkamen wie Eiskappen. Eisgürtel waren auch häufiger auf Welten mit extremer axialer Neigung anzutreffen, wahrscheinlich weil die jahreszeitlichen Extreme das Klima an den Polen unbeständiger machen als in den äquatorialen Regionen, so Wilhelm.

Eine künstlerische Darstellung von Kepler-186f, einem erdgroßen Exoplaneten, zeigt eine hypothetische Oberfläche mit teilweiser Eisbedeckung an den Polen. (Bild: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech)

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BrandonQMorris
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  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.