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Exoplaneten: Gliese 436b zeigt starken Methanmangel

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Einer der kleinsten bekannten Exoplaneten, Gliese 436b, beherbergt mehr Kohlenmonoxid und rund 7000-mal weniger Methan in seiner Atmosphäre als bislang angenommen. Über die Ursache können die Astronomen um Kevin Stevenson von der University of Central Florida in Orlando bisher nur spekulieren.

Von der Erde aus betrachtet läuft Gliese 436b bei jedem Umlauf einmal vor und einmal hinter seinem Stern entlang. Deshalb war es den Forschern möglich, die vom Planeten emittierte Wärmestrahlung mit dem Weltraumteleskop Spitzer zu messen.

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Gliese 436 und sein Begleiter | Gliese 436b ist der kleinste bisher bekannte Exoplanet, dessen Licht direkt gemessen wurde. Er umkreist seinen Stern, einen Roten Zwerg, in einer Distanz von nur 0,03 Erde-Sonne-Abständen. Seine Masse beträgt rund ein Zehntel der Jupitermasse, während sein Radius dem von Neptun ähnelt.
Zunächst nahmen sie dabei das Sternspektrum auf, als sein Trabant gerade hinter ihm vorbeizog. Dann fingen die Wissenschaftler die kombinierte Strahlung des Planeten und seines Zentralgestirns in verschiedenen Infrarotwellenlängen jeweils ein, während sich Gliese 436b neben seiner Sonne zeigte. Von diesem Gesamtbild zogen sie dann das reine Sternspektrum ab und erhielten so das allein vom Planeten ausgesandte Lichtspektrum. Aus der Analyse mehrerer solcher Durchgänge leiteten Stevenson und sein Team schließlich die chemische Zusammensetzung der Exoplanetenatmosphäre ab.

Die Häufigkeiten für Methan sowie Kohlenmonoxid (CO) stimmen jedoch nicht mit den Modellvorstellungen überein, die Forscher auf Grund der vermutlich von Wasserstoff dominierten Atmosphäre von Gliese 436b annehmen. Möglicherweise liege das daran, so Stevenson und Kollegen, dass die theoretischen Modelle von einem thermochemischen Gleichgewicht auf dem extrasolaren Planeten ausgehen.

Die Wissenschaftler spekulieren deshalb, dass dieser Gleichgewichtszustand gestört sein könnte. Denkbar wäre etwa eine vertikale Durchmischung der Atmosphäre, wodurch CO aus tieferen und heißeren Schichten nach oben transportiert würde. Da aber Kohlenmonoxid in Methan umgewandelt wird, müssten relativ starke Umwälzungen stattfinden, um das im Vergleich zu Prognosen mindestens 100 000-mal geringere Methan-Kohlenmonoxid-Verhältnis zu erklären.

Eine Alternative bietet die Polymerisation von Methan in andere Verbindungen wie beispielsweise Ethen, schreiben die Forscher um Stevenson. Diese chemischen Reaktionen seien bei den auf Gliese 436b vorherrschenden Temperaturen von mehr als 400 Grad Celsius zumindest sehr wahrscheinlich. In zukünftigen theoretischen Atmosphärenmodellen sollten sich diese Hypothesen niederschlagen. (mp)
16. KW 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 16. KW 2010

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  • Quellen
Stevenson K. B. et al.:Possible thermochemical disequilibrium in the atmosphere of the exoplanet GJ 436b. In: Nature 646, S. 1161–1164, 2010.

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