Wasserdampf in der Atmosphäre eines bewohnbaren Gesteinsplaneten

An Wasser herrscht im Universum kein Mangel. Wassermoleküle kommen im kalten interstellaren Medium vor. In der Atmosphäre heißer Gasplaneten sind sie nach dem Wasserstoff der zweithäufigste Stoff. Die Planeten Neptun und Uranus und ihre Geschwister im All bezeichnet man nicht ohne Grund als Eisriesen – sie bestehen auch aus großen Mengen Wassereis.

Auf Gesteinsplaneten könnte Wasser ein Zeichen für gute Lebensbedingungen sein. Allerdings kommt es hier sehr darauf an, wo sich das Wasser befindet. Von einigen Planeten ahnen die Forscher auf Grund ihrer Dichte schon, dass sie über große Wassermengen verfügen könnten. Ein den ganzen Himmelskörper umspannender, tiefer Ozean jedoch wäre für Leben, wie wir es kennen (und das ist die einzige Lebensform, über die wir sprechen können) ziemlich ungeeignet.

Liegt das Wasser jedoch – bei ansonsten lebensfreundlichen Bedingungen – verdampft in der Atmosphäre vor, sieht die Sache schon anders aus. Deshalb freuen sich Forscher des University College in London so über ihre Entdeckung, die sie jetzt in Nature Astronomy (https://www.nature.com/articles/s41550-019-0878-9) vorgestellt haben. Dem Team ist es gelungen, in der Atmosphäre des Exoplaneten K2-18 b Hinweise auf Wasserdampf aufzuspüren.

K2-18 b ist ein bereits 2015 entdeckter Gesteinsplanet, der in der habitablen Zone seines Sterns K2-18 kreist, eines Roten Zwerges, der sich 111 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Löwe befindet. 2017 hatte der »High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher« (HARPS) am LaSilla-3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte herausgefunden, dass der Planet etwa doppelt so groß und achtmal so schwer wie die Erde sein müsste. K2-18 b bewegt sich in 32 Tagen einmal um seinen Stern, von dem er 0,14 Astronomische Einheiten entfernt ist. Da K2-18 so kühl ist, befindet sich der Planet in der bewohnbaren Zone, anders als sein noch näher orbitierender Bruder K2-18 c.

Damals hatte man noch auf das künftige James-Webb-Weltraum-Teleskop der NASA gehofft, um die Atmosphäre des Planeten untersuchen zu können. Das ist den Londoner Forschern nun mit Hilfe spektroskopischer Daten des guten, alten Hubble-Teleskops gelungen. Die Wissenschaftler haben versucht, die vorhandenen Daten in einer Computer-Simulation nachzustellen. Wie genau die Atmosphäre sich zusammengesetzt, ließ sich damit nicht ermitteln. Aber ihre Existenz und die Verfügbarkeit von Wasserdampf ist nun gesichert. Eines von drei Szenarien können wir erwarten:

  • eine wolkenfreie Atmosphäre, die H2O und H2-He enthält
  • eine wolkenfreie Atmosphäre, die H2O, H2-He und molekularen Stickstoff N2 enthält
  • eine wolkige Atmosphäre, die H2O und H2-He enthält

Wie viel Wasser die Atmosphäre enthält, ist ebenfalls noch unklar. Je nach Szenario können es zwischen 0,01 und 50 Prozent sein. Auch was sich unter der Atmosphäre befindet, ist noch zu klären. In Frage kommt ein Gesteinsplanet – oder ein Wasserplanet mit einer dicken Eiskruste. Die Oberflächentemperatur von K2-18 b könnte zwischen minus 70 und plus 50 Grad Celsius liegen. Ob es sich um eine zweite Erde handelt, ist also fraglich. Bewohner müssten auf jeden Fall erst einmal mit der deutlich höheren Schwerkraft fertigwerden.

Künstlerische Darstellung von K2-18 b, seines Sterns und des Geschwisterplaneten K2-18 c (Bild: Alex Boersma, www.alexboersma.com)

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