Die Erde ist eine Wasserwelt, und eine neue Studie legt nahe, dass es viel mehr Wasserwelten gibt, darunter einige, die größer und feuchter sind als unser Planet.
Künstlerkonzept einiger bekannter Super-Erde-Planeten mit Ähnlichkeiten zur Erde. Einige oder sogar alle könnten Ozeane haben. Von links: Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-452b, Kepler-62f und Kepler-186f. Die Erde selbst ist auf der rechten Seite. Bild über die NASA.
Wenn es darum geht, nach Beweisen für das Leben eines Außerirdischen zu suchen, dann die Phrase folge dem Wasser wird oft als Leitsatz zitiert. Alles Leben auf der Erde hängt von Wasser ab, daher ist es sinnvoll, sich auf andere Orte zu konzentrieren, an denen es auch Wasser gibt. Dies gilt nicht nur für unser eigenes Sonnensystem - insbesondere für den Mars, den Jupitermond Europa und den Saturnmond Enceladus -, sondern auch für Exoplaneten, die andere Sterne umkreisen.
Aber wie häufig ist Wasser auf diesen fernen Welten?
Es ist schwierig, die Antwort genau zu kennen, da alle Exoplaneten außerhalb unseres Sonnensystems so weit entfernt sind und ferne Sterne umkreisen. Dank der Fortschritte bei der Beobachtung von Teleskopen finden Astronomen jetzt mehr Hinweise. Es stellt sich heraus, dass Wasserwelten wahrscheinlich weit verbreitet sind. Dies geht aus einer neuen Studie hervor, die gerade auf der Goldschmidt-Konferenz in Boston am 17. August 2018 vorgestellt wurde. Die Studie legt nahe, dass einige Super-Earth-Exoplaneten wahrscheinlich sind sehr reich an Wasser - viel mehr als die Erde.
Insbesondere stellten Astronomen fest, dass Exoplaneten, die zwei- bis viermal so groß wie die Erde sind, wahrscheinlich Wasser als Hauptbestandteil ihrer Zusammensetzung haben. Diese Super-Erden, wie sie genannt werden, sind Welten, die größer sind als die Erde, aber kleiner als Eisriesen wie Uranus und Neptun. Die meisten werden für felsig gehalten, mit Atmosphären wie der Erde, und jetzt scheint es, dass wahrscheinlich auch viele Ozeane haben.
Die NASA hat jetzt Programme zum Studium der Ozeanwelten im Sonnensystem und darüber hinaus. Bild über die NASA.
Die neuen Ergebnisse basieren auf Daten des Kepler-Weltraumteleskops und der Gaia-Mission, die zeigen, dass viele der bereits bekannten Planeten dieses Typs (von bisher fast 4.000 bestätigten Exoplaneten) bis zu 50 Prozent Wasser enthalten könnten. Diese Obergrenze ist eine enorme Menge, verglichen mit dem Wassergehalt der Erde, der nur 0,02 Gewichtsprozent beträgt. Als leitender Forscher stellte Dr. Li Zeng von der Harvard University fest:
Es war eine große Überraschung zu erkennen, dass es so viele Wasserwelten geben muss.
Die Ergebnisse stammen aus der Messung der Masse und des Radius der Planeten. Diese Beobachtungen ermöglichten es den Wissenschaftlern, die durchschnittliche Dichte der Planeten zu berechnen und ihre Gesamtzusammensetzung und inneren Strukturen zu beschränken. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sie in zwei allgemeine Gruppen eingeteilt werden können. Nach Zeng:
Wir haben uns die Beziehung zwischen Masse und Radius angesehen und ein Modell entwickelt, das die Beziehung erklären könnte. Das Modell zeigt, dass Exoplaneten mit einem Radius von etwa dem 1,5-fachen des Erdradius eher felsige Planeten sind (typischerweise das 5-fache der Erdmasse), während Exoplaneten mit einem Radius von 2,5-fachen des Erdradius (mit einer Masse von etwa dem 10-fachen des Erdradius) die Erde) sind wahrscheinlich Wasserwelten.
Eine Art der möglichen Wasserwelt ist ein „Augapfel“ -Planet, auf dem die dem Stern zugewandte Seite einen Ozean mit flüssigem Wasser aufrechterhalten kann, während der Rest der Oberfläche aus Eis besteht. Bild über eburacum45 / DeviantArt.
Diese größeren Planeten wären wahre Wasserwelten, die enthalten viel mehr Wasser als Erde. Die gesamte Oberfläche solcher Planeten könnte von tiefen Ozeanen bedeckt sein, ohne Landmassen oder Kontinente. Denken Sie an Wassermonde wie Europa oder Enceladus, mit globalen Ozeanen, aber ohne die Eisschicht oben drauf. Wie Zeng erklärte:
Das ist Wasser, aber nicht so häufig wie hier auf der Erde. Ihre Oberflächentemperatur wird voraussichtlich im Bereich von 200 bis 500 Grad Celsius liegen. Ihre Oberfläche kann in einer von Wasserdampf dominierten Atmosphäre mit einer flüssigen Wasserschicht darunter eingehüllt sein. Wenn wir uns tiefer bewegen, würde man erwarten, dass sich dieses Wasser in Hochdruckeis verwandelt, bevor wir den festen felsigen Kern erreichen. Das Schöne am Modell ist, dass es erklärt, wie sich die Zusammensetzung auf die bekannten Tatsachen über diese Planeten bezieht.
Unseren Daten zufolge sollten etwa 35 Prozent aller bekannten Exoplaneten, die größer als die Erde sind, wasserreich sein. Diese Wasserwelten haben sich wahrscheinlich auf ähnliche Weise gebildet wie die riesigen Planetenkerne (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun), die wir in unserem eigenen Sonnensystem finden. Die neu gestartete TESS-Mission wird mit Hilfe der bodengestützten spektroskopischen Nachverfolgung noch viele weitere finden. Das Weltraumteleskop der nächsten Generation, das James Webb Space Telescope (JWST), wird hoffentlich die Atmosphäre einiger von ihnen charakterisieren. Dies ist eine aufregende Zeit für diejenigen, die sich für diese abgelegenen Welten interessieren.
Kepler-22b ist ein Super-Erd-Exoplanet, der von einem globalen Ozean bedeckt sein kann. Bild über die NASA.
Sara Seager, Professorin für Planetary Science am Massachusetts Institute of Technology und stellvertretende wissenschaftliche Leiterin der kürzlich gestarteten Mission Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), äußerte sich ebenfalls dazu:
Es ist erstaunlich zu glauben, dass es sich bei den rätselhaften Exoplaneten mittlerer Größe um Wasserwelten mit riesigen Wassermengen handeln könnte. Hoffentlich können zukünftige Atmosphärenbeobachtungen - von dicken Dampfatmosphären - die neuen Erkenntnisse stützen oder widerlegen.
Wie viele dieser Wasserwelten das Leben unterstützen könnten, ist noch offen. Einige fremde Ozeane verfügen möglicherweise nicht über die chemischen Nährstoffe oder Energiequellen, die die Evolution benötigt, um Fuß zu fassen. Derzeit gibt es noch viele Unbekannte, aber nur die Tatsache, dass diese Art von nassen Welten häufig zu sein scheinen, ist eine aufregende Entdeckung. Wenn Leben auf einem oder mehreren der Ozeanmonde in unserem eigenen Sonnensystem entdeckt würde, würde dies die Chancen erheblich erhöhen, dass Leben auf vielen verschiedenen Ozeanwelten entstehen könnte.
Ein globaler Wasserozean liegt unter der rissigen Eisoberfläche von Jupiters Mond Europa. Bild über NASA / JPL.
Kommende Missionen wie TESS und JWST werden in der Lage sein, diese und andere Arten von fremden planetarischen Umgebungen weiter zu untersuchen und ihre Atmosphäre auf Anzeichen von Biomarkern zu untersuchen, die von lebenden Organismen produziert werden. Bis dahin können wir meist nur spekulieren, aber die bisherigen Ergebnisse sind vielversprechend.
Fazit: Astronomen glauben, dass Wasserwelten in unserer Galaxie keine Seltenheit sind - einige von ihnen sind größer und haben viel mehr Wasser als die Erde, einschließlich tiefer, globaler Ozeane. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Suche nach Lebensnachweisen an anderer Stelle.
Quelle: Wachstumsmodellinterpretation der Planetengrößenverteilung
Via Goldschmidt Konferenz