Neue Erkenntnisse

‘Supererden’ laut Grazer Astronom eher ‘Mini-Neptune’

(Bild: NASA)

Die sogenannten Supererden (im Bild 55 Cancri e), große erdähnliche Gesteinsplaneten, sind unserer Erde weniger ähnlich als dem Gasplaneten Neptun. Zu diesem Schluss kommt jedenfalls der Grazer Geophysiker und Astronom Helmut Lammer vom Institut für Weltraumforschung (IWF) in Graz.

An die 860 extrasolare Planeten (Exoplaneten) wurden in den vergangenen 15 Jahren entdeckt. Ob außerhalb unseres Sonnensystems tatsächlich jemals eine "zweite Erde" gefunden wird, steht jedoch wortwörtlich noch in den Sternen. IWF-Wissenschaftler Lammer und sein Team haben nun sieben bekannte Exoplaneten untersucht, die etwas schwerer und größer als die Erde sind, aber eine geringere Dichte aufweisen.

Diese Himmelskörper besitzen eine mittlere Dichte, die auf Neptun-ähnliche, große Wasserstoffhüllen hindeutet. Die Strahlungsflüsse der Muttergestirne von Supererden in den Systemen von Kepler-11, Gliese 1214 und 55 Cancri wurden durch Beobachtungsdaten ermittelt und deren Einflüsse auf die Gashüllen, welche diese Planeten umgeben, modelliert.

Die aktuelle Studie habe schließlich ergeben, dass die kurzwellige Strahlung der Muttersterne der jeweiligen Exoplaneten die oberen Atmosphären so aufheizt, dass sich die Wasserstoffhüllen über viele Planetenradien ausdehnen und schließlich hydrodynamisch vom Planeten ins Weltall entfliehen.

Supererden behalten wasserstoffreiche Atmosphäre
"Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass viele Supererden zwar einen extrem hohen Atmosphärenverlust aufweisen, ihre wasserstoffreichen Protoatmosphären (das ist jene Atmosphäre, die entsteht, wenn der Exoplanet durch seine Masse Gase aus der sogenannten Protoplanetaren Scheibe um seinen Fixstern anzieht; Anm.) aber zum Großteil behalten und diese nicht zur Gänze verlieren, wie dies bei der leichteren Erde während der aktiven Phase der jungen Sonne der Fall war", fasst Lammer als Erstautor der Studie zusammen.

Die erwähnte Protoatmosphäre hat zur Folge, dass auf den Exoplaneten ein Druck von Tausenden Bar herrscht. Selbst wenn ein solcher Himmelskörper einen Großteil seiner Ur-Atmosphäre verliert, bedeutet dies, dass auf der Oberfläche noch immer ein Druck von Hunderten Bar herrscht und daher ein Leben in der Form, wie wir es kennen, unmöglich ist. Im Falle der Erde war diese Protoatmosphäre aufgrund der geringeren Erdanziehung sowie der schnellen Erdrotation nur recht schwach an den Planeten gebunden und ging in der Folge innerhalb weniger hundert Millionen Jahre fast vollständig verloren.

Satellit CHEOPS soll Atmosphären erforschen
Sollten sich die Resultate bestätigen, würde sich eine ineffiziente Atmosphärenflucht (und der damit verbundene extrem hohe Druck) stark auf die Bewohnbarkeit von Supererden auswirken. Diese Ergebnisse sind auch für die ESA-Satellitenmission CHEOPS von großer Bedeutung, welche die Zusammensetzung von Exoplaneten mittels Hochpräzisionsphotometrie ermitteln soll.