Exoplaneten: Viele eisbedeckte Wasserwelten? - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Exoplaneten: Viele eisbedeckte Wasserwelten?

Neben dem Jupitermond Europa besitzt auch der Saturnmond Enceladus unter seinem Eispanzer flüssiges Wasser, legen Fontänen aus Wassereis nahe. (Bild: NASA/JPL-Caltech)

Frostige Gesellen mit warmen Herzen: Ähnlich wie die Monde Enceladus und Europa in unserem Sonnensystem könnten auch viele Exoplaneten unter einem Eispanzer potenziell lebensfreundliche Ozeane besitzen, berichten NASA-Wissenschaftler. Von 53 der exemplarisch untersuchten Exoplaneten könnten über 25 Prozent flüssiges Wasser beherbergen, geht aus Berechnungen auf der Grundlage der beobachteten Eigenschaften hervor. Zukünftige Teleskope könnten auch eines Tages typische Zeichen solcher Ozeanwelten dokumentieren, sagen die Forscher.

Gibt es da draußen irgendwo Leben? Beweise fehlen bisher – doch vor dem Hintergrund der unzähligen Planetensysteme im All erscheint es höchst unwahrscheinlich, dass nur auf der Erde Organismen entstanden sind. Tausende von Exoplaneten haben Astronomen mittlerweile in unserer Milchstraße identifiziert. Bei der Frage, auf welchen es Lebensformen geben könnte, konzentrieren sich Forscher meist auf Kandidaten, die erdähnliche Merkmale besitzen. Doch Leben könnte sich auch ohne eine Atmosphäre und freundliche Oberflächen-Bedingungen entwickelt haben – und zwar unter einem Eispanzer.

Auch in unserem Sonnensystem scheint dies möglich: Im Fokus der Fahndung nach außerirdischem Leben stehen dabei vor allem der Saturnmond Enceladus und der Jupitermond Europa. „Diese Monde geben Fontänen aus Wassermolekülen von sich, sodass wir davon ausgehen, dass sie unter ihren Eispanzern Ozeane besitzen sowie Energie, die diese Wasserfontänen antreibt. Somit zeichnen sich Voraussetzungen für Leben ab, wie wir es kennen“, sagt Lynnae Quick, vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt. „Wenn wir diese Monde als potenziell lebensfreundlich betrachten, könnten vielleicht auch größere Versionen von ihnen in anderen Planetensystemen mögliche Lebenswelten sein“, erklärt die Wissenschaftlerin.

53 Kandidaten im Visier

Um grundlegende Anhaltspunkte darüber zu bekommen, wie häufig entsprechende Eigenschaften bei Exoplaneten vorkommen könnten, haben Quick und ihre Kollegen Berechnungen für 53 Kandidaten durchgeführt. Es handelte sich um Planeten von denen Informationen zur Größe, Umlaufzeit und Distanz zum Heimatstern vorliegen. Sie besitzen eine ähnliche beziehungsweise bis zu achtmal größere Masse als die Erde. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass Planeten dieser Größe eher fest als gasförmig sind und bei geeignetem Klima potenziell flüssiges Wasser auf oder unter ihrer Oberfläche besitzen können.

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Anhand der verfügbaren Informationen zu den Planeten führten die Forscher Kalkulationen durch, aus denen hervorgeht, wie viel Energie jeder Kandidat erzeugen und in Wärme umsetzen könnte. Das Team berücksichtigte dabei zwei Faktoren: Energie, die durch den Zerfall radioaktiver Materialien frei wird, sowie Reibungswärme, die durch den Einfluss der Gezeitenkräfte entsteht, wenn ein Planet bei der Umrundung seines Zentralsterns leicht „durchgeknetet“ wird. Rückschlüsse über die Wärmeentwicklung durch den radioaktiven Zerfall waren anhand der Alterseinschätzung der Systeme möglich. Die Kalkulationen der Wärmezufuhr durch den Gezeiteneffekt basierten hingegen auf der Grundlage von Informationen zu den Umlaufbahnen der 53 Planeten.

Wie die Forscher erklären, führen beide Prozesse zur Erwärmung des Materials im Inneren eines Planeten. Dies kann zu geschmolzenem Gestein oder Wasser führen, das sich durch Vulkane oder sogenannt Kryovulkane an der Oberfläche bemerkbar macht. Wie Quick und ihre Kollegen erklären, ist für die Einschätzung des Vorhandenseins flüssigen Wassers das richtige Maß bei der Wärmeentwicklung wichtig. Denn zu viel kann einen Planeten in eine feurige Hölle verwandeln – zu wenig führt hingegen zu einem starren Eisblock.

Potenzial für die Suche nach möglichen Lebenswelten

Bei den Kalkulationen im Fall der 53 Exoplaneten kamen die Forscher nun zu dem Ergebnis: 14 von ihnen könnten ein Ausmaß der Energieentwicklung aufweisen, das die Existenz von flüssigem Wasser erlaubt. Bei den meisten von ihnen liegt es wahrscheinlich nicht an der Oberfläche, sondern unter einem Eispanzer, ähnlich wie bei den Monden Enceladus und Europa. Wie die Forscher betonen, zeigen ihre Ergebnisse allerdings nur Wahrscheinlichkeiten auf. Doch sie könnten als wichtige Informationen für die Eingrenzung der Liste der Exoplaneten dienen, bei denen Forscher zukünftig nach potenziell lebensfreundlichen Bedingungen suchen.

Mit leistungsstärkeren Teleskopen wie dem geplanten James-Webb-Weltraumteleskop könnte es bald möglich werden, die theoretischen Vorhersagen von Quick und ihren Kollegen zu überprüfen: Sie könnten die von einem Exoplaneten abgestrahlte Wärme erfassen oder eine vulkanische oder kryovulkanische Aktivität nachweisen. Möglich wäre dies durch Spektralanalysen des Lichts, das durch das Umfeld der Exoplaneten schimmert, wenn sie vor ihrem Zentralstern vorbeiziehen.

Was die Erforschung der verborgenen Wasserwelten in unserem Sonnensystem betrifft, gibt es ebenfalls interessante Zukunftsaussichten: Die NASA plant die Forschungsmission „Europa Clipper“ zu dem geheimnisvollen Eismond des Jupiter. „Wir haben die Chance zu sehen, ob Ozeanmonde in unserem Sonnensystem Leben unterstützen könnten“, sagt Quick. „Wenn wir dort chemische Signaturen von Leben finden, können wir versuchen, in interstellaren Entfernungen ebenfalls nach ähnlichen Zeichen zu suchen“, so die Wissenschaftlerin.

Quelle: NASA

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