Exoplaneten: Wie lebensfreundlich ist Gliese 581d?
© ESO / The planetary system in Gliese 581 (artist's impression) / CC BY 4.0 CC BY (Ausschnitt)
Vor rund vier Jahren entdeckten Forscher vier Begleiter des roten Zwergsterns Gliese 581 im Sternbild Waage. Anfang des Jahres meinte ein weiteres Forscherteam zwei weitere Trabanten des 20,3 Lichtjahre von uns entfernten Gestirns gefunden zu haben, die aber in der Fachwelt sehr umstritten sind. Die ersten vier Exoplaneten, darunter Gliese 581d, gelten aber als sicher. Diese Super-Erde mit einer Masse zwischen 5,6 und 7,1 Erdmassen kreist knapp außerhalb der berechneten habitablen Zone seines Zentralgestirns und weckte schon kurz nach seiner Entdeckung das Interesse eines Forscherteams um Robin D. Wordsworth am Institut Pierre Simon Laplace in Paris.
Das Forscherteam untersuchte die mögliche Eignung von Gliese 581d für Leben, wie wir es kennen, und simulierte hierfür unterschiedliche Zusammensetzungen der Atmosphäre und der Oberfläche. Dabei gingen die Forscher von der Annahme aus, dass der Exoplanet wegen seiner großen Nähe zum Zentralstern gebunden rotiert, seiner Sonne also stets die gleiche Seite zuwendet. Gliese 581d ist nur 0,22 Astronomische Einheiten (33 Millionen Kilometer) vom Zentralgestirn entfernt, nur rund ein Fünftel der Entfernung der Erde zur Sonne. Durch demzufolge starke Gezeitenkräfte wurde Gliese 581d schon kurz nach seiner Bildung so weit abgebremst, dass er nun gebunden rotiert.
Daraus ergibt sich, dass der Exoplanet eine ewig dunkle Nachtseite aufweist, die im Prinzip eisig kalt und gefroren sein sollte. Nimmt man jedoch an, dass der Planet von einer Atmosphäre umgeben ist, so ändert sich dieses Bild drastisch. Die Forscher simulierten Atmosphären mit großen Gehalten an Wasserdampf und Kohlendioxid, die einen kräftigen Treibhauseffekt erzeugen würden und durch starke Windströmungen dafür sorgen, dass auch die ewig dunkle Nachtseite auf akzeptable Temperaturen käme, so dass Wasser an der Oberfläche flüssig bliebe.
Bei den unterschiedlichen angenommenen Zusammensetzungen und Dichten der möglichen Atmosphären stellten die Forscher fest, dass eine vergleichsweise dünne Atmosphäre mit Drücken unterhalb von zehn Bar kollabieren und auf der kalten Nachtseite oder nahe der Pole ausfrieren würde und so die Verteilung der Sonnenwärme unterbände. Bei höheren Luftdrücken würde dagegen der Treibhauseffekt dominieren und den Planeten warm halten. Zwar fröre in den höheren Schichten der Atmosphäre gelegentlich Trockeneis aus und Eiswolken wie auf dem Mars würden sich bilden, aber wegen der Kristallisationswärme erhöhte sich dabei die Temperatur sogar um zwölf Grad.
In weiteren Simulationen fügten die Forscher noch Ozeane aus flüssigem Wasser hinzu, welche das Klima als Wärmepuffer noch moderater gestalten könnten. Auch hier zeigte sich, dass eine Atmosphäre mindestens zehn Bar Druck aufweisen müsste, um unter den Beleuchtungsverhältnissen auf lange Sicht stabil zu sein und nicht an der Oberfläche auszufrieren. Jenseits eines Atmosphärendrucks von 20 Bar würde ein Ozeanplanet sogar merklich wärmer ausfallen als mit einer trockenen felsigen Oberfläche, da auch der Wasserdampf ein kräftiges Treibhausgas ist.
Aus den Ergebnissen der Simulationen schließen die Forscher, dass man Gliese 581d durchaus als potenziell bewohnbar einstufen könnte. Flüssiges Wasser an der Oberfläche erscheint nach der Mehrzahl der betrachteten Modelle als realistisch. Leider ist Gliese 581d kein Transitplanet, er läuft von uns aus gesehen also nicht vor seinem Zentralgestirn vorbei. So ist es mit den derzeitigen Messverfahren nicht möglich, Aufschluss über eine etwaige Atmophäre und ihre chemische Zusammensetzung zu erhalten. Für Menschen wäre Gliese 581d dennoch kein sehr freundlicher Ort, seine Oberflächenschwerkraft beträgt rund das 2,5-Fache derjenigen der Erde, was unser Knochengerüst und der Blutkreislauf nicht über längere Zeit aushalten könnten.
Tilmann Althaus
Das Forscherteam untersuchte die mögliche Eignung von Gliese 581d für Leben, wie wir es kennen, und simulierte hierfür unterschiedliche Zusammensetzungen der Atmosphäre und der Oberfläche. Dabei gingen die Forscher von der Annahme aus, dass der Exoplanet wegen seiner großen Nähe zum Zentralstern gebunden rotiert, seiner Sonne also stets die gleiche Seite zuwendet. Gliese 581d ist nur 0,22 Astronomische Einheiten (33 Millionen Kilometer) vom Zentralgestirn entfernt, nur rund ein Fünftel der Entfernung der Erde zur Sonne. Durch demzufolge starke Gezeitenkräfte wurde Gliese 581d schon kurz nach seiner Bildung so weit abgebremst, dass er nun gebunden rotiert.
Daraus ergibt sich, dass der Exoplanet eine ewig dunkle Nachtseite aufweist, die im Prinzip eisig kalt und gefroren sein sollte. Nimmt man jedoch an, dass der Planet von einer Atmosphäre umgeben ist, so ändert sich dieses Bild drastisch. Die Forscher simulierten Atmosphären mit großen Gehalten an Wasserdampf und Kohlendioxid, die einen kräftigen Treibhauseffekt erzeugen würden und durch starke Windströmungen dafür sorgen, dass auch die ewig dunkle Nachtseite auf akzeptable Temperaturen käme, so dass Wasser an der Oberfläche flüssig bliebe.
Bei den unterschiedlichen angenommenen Zusammensetzungen und Dichten der möglichen Atmosphären stellten die Forscher fest, dass eine vergleichsweise dünne Atmosphäre mit Drücken unterhalb von zehn Bar kollabieren und auf der kalten Nachtseite oder nahe der Pole ausfrieren würde und so die Verteilung der Sonnenwärme unterbände. Bei höheren Luftdrücken würde dagegen der Treibhauseffekt dominieren und den Planeten warm halten. Zwar fröre in den höheren Schichten der Atmosphäre gelegentlich Trockeneis aus und Eiswolken wie auf dem Mars würden sich bilden, aber wegen der Kristallisationswärme erhöhte sich dabei die Temperatur sogar um zwölf Grad.
In weiteren Simulationen fügten die Forscher noch Ozeane aus flüssigem Wasser hinzu, welche das Klima als Wärmepuffer noch moderater gestalten könnten. Auch hier zeigte sich, dass eine Atmosphäre mindestens zehn Bar Druck aufweisen müsste, um unter den Beleuchtungsverhältnissen auf lange Sicht stabil zu sein und nicht an der Oberfläche auszufrieren. Jenseits eines Atmosphärendrucks von 20 Bar würde ein Ozeanplanet sogar merklich wärmer ausfallen als mit einer trockenen felsigen Oberfläche, da auch der Wasserdampf ein kräftiges Treibhausgas ist.
Aus den Ergebnissen der Simulationen schließen die Forscher, dass man Gliese 581d durchaus als potenziell bewohnbar einstufen könnte. Flüssiges Wasser an der Oberfläche erscheint nach der Mehrzahl der betrachteten Modelle als realistisch. Leider ist Gliese 581d kein Transitplanet, er läuft von uns aus gesehen also nicht vor seinem Zentralgestirn vorbei. So ist es mit den derzeitigen Messverfahren nicht möglich, Aufschluss über eine etwaige Atmophäre und ihre chemische Zusammensetzung zu erhalten. Für Menschen wäre Gliese 581d dennoch kein sehr freundlicher Ort, seine Oberflächenschwerkraft beträgt rund das 2,5-Fache derjenigen der Erde, was unser Knochengerüst und der Blutkreislauf nicht über längere Zeit aushalten könnten.
Tilmann Althaus
Schreiben Sie uns!
Beitrag schreiben