Treibhauseffekt auf die Spitze getrieben

Unser Sonnensystem ist mit seiner Aufteilung in vier Gesteinswelten innen und noch einmal vier Gas- und Eisplaneten außen relativ ungewöhnlich. Was ihm zum Beispiel fehlt, ist ein sogenannter “Heißer Jupiter”: ein Gasriese in der Größe unseres Jupiter, der sehr nahe an seinem Mutterstern orbitiert und sich dadurch extrem stark aufheizt. Wer etwas über Heiße Jupiter erfahren will, muss deshalb in die Ferne schauen. In vielen der bisher über 5000 katalogisierten Planetensysteme taucht ein solches Exemplar auf.

Was haben diese Planetentypen gemeinsam? Forschende des University College London (UCL) haben sich für eine Studie die Atmosphären von 25 solchen Exoplaneten angesehen, indem sie sie anhand der größten Menge an Archivdaten analysiert haben, die jemals in einer einzigen Durchmusterung von Exoplaneten genutzt wurden. Die Gruppe verwendete Daten aus 600 Stunden Hubble-Beobachtungen, die sie mit mehr als 400 Stunden Beobachtungen des Spitzer-Weltraumteleskops ergänzten. Ihre Daten enthielten Finsternisse für alle 25 Exoplaneten und Transite für 17 von ihnen. Eine Finsternis tritt auf, wenn ein Exoplanet von der Erde aus gesehen hinter seinem Stern vorbeizieht, und ein Transit, wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht. Sowohl Finsternis- als auch Transitdaten können wichtige Informationen über die Atmosphäre eines Exoplaneten liefern.

Ein wichtiges Ergebnis: Wenn der Planet so heiß ist, dass seine Atmosphäre Metalldämpfe enthält, dann ist auch eine Temperaturumkehr festzustellen. Das bedeutet, dass die Atmosphäre oben heißer ist als unten. Bei der Erde, aber auch bei unserem Jupiter verhält es sich andersherum. Die Untersuchung stellte zudem fest, dass fast alle Exoplaneten mit einer thermisch invertierten Atmosphäre extrem heiß waren, mit Temperaturen über 2000 Kelvin. Unter diesen Bedingungen sind die Metalloxide TiO (Titanoxid), VO (Vanadiumoxid) und FeH (Eisenhydrid) in einer Atmosphäre stabil. Von den Exoplaneten, die thermische Inversionen aufweisen, wurden fast alle mit H-, TiO, VO oder FeH in ihren Atmosphären gefunden.

Nun ist eine Korrelation nicht unbedingt gleichbedeutend mit Kausalität. Die Gruppe fand jedoch ein überzeugendes Argument dafür, warum das Vorhandensein von H-, TiO, VO oder FeH zu einer thermischen Umkehrung führen kann:  All diese metallischen Spezies sind offenbar sehr effiziente Absorber für das Licht des Muttersterns. Sie treiben den Treibhauseffekt damit auf die Spitze. Je heißer es wird, desto mehr Metall gelangt in die Atmosphäre, und desto heißer wird es dann.

Die Erde hat bis dahin noch einen weiten Weg – erst, wenn sie in etwa fünf Milliarden Jahren von der Sonne verschluckt wird, dürfte es heiß genug sein, um Metalle zu verdampfen. Zum Heißen Jupiter wird die Erde aber trotzdem nicht – dafür ist sie schlicht zu mickrig.

Künstlerische Darstellung von 25 Heißen Jupiter-Welten (Bild: ESA/Hubble, N. Bartmann)

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • 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.