Wenn wir Erde und Venus mitnehmen und sie einen kühlen, roten Stern in nicht allzu großer Entfernung umkreisen lassen würden, könnte das James Webb-Weltraumteleskop dann erkennen, welcher Planet bewohnbar ist?
Künstlerkonzept von James Webb Space Telescope via ESA / C. Carreau.
Sind andere Welten wie die Erde - mild, wasserreich, lebenswichtig - da draußen? Seit den 1990er Jahren haben Astronomen rund 2.000 entdeckt Exoplanetenoder ferne Planeten, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen. Viele nennen Astronomen heiße Jupiter, die in der Nähe ihrer Sterne umkreisen, aber einige sind felsig und wirken erdähnlicher. Wir wissen, dass diese Planeten da sind, aber über ihre Anwesenheit, Größe und Entfernung von ihren Sternen hinaus wissen wir nicht viel über sie. Viele hoffen, dass der für 2018 geplante Start des James Webb-Weltraumteleskops (JWST) erste Einblicke in die Atmosphäre erdähnlicher Exoplaneten ermöglicht. Die Astronomin Joanna Barstow sprach diese Woche (8. Juli 2015) auf dem National Astronomy Meeting (NAM) in Wales über diese Möglichkeit. Sie sagte, dass es, obwohl es möglich ist, dass JWST eine entfernte erdähnliche Welt entdecken kann, nicht einfach sein wird.
Barstow von der Universität Oxford sagte in einer Erklärung:
Die Atmosphäre eines Planeten bietet einen guten Überblick über die wahrscheinlichen Bedingungen an der Oberfläche.
Die Erdatmosphäre enthält erhebliche Mengen an Stickstoff, Sauerstoff, Ozon und Wasser. Im Gegensatz dazu hat der unwirtliche „böse Zwilling“ Venus eine Atmosphäre, die hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht und deren Oberflächentemperatur auf 450 Grad Celsius steigt.
JWST ist der Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops. Es wird das Universum in infraroten Wellenlängen untersuchen. Barstow führte eine Studie durch, die zeigte, dass JWST in der Lage sein könnte, zwischen einem Planeten mit einer erdähnlichen Atmosphäre und einem Planeten mit feindlicheren Bedingungen, wie sie auf unserem Nachbarplaneten Venus zu finden sind, zu unterscheiden. Die Ergebnisse zeigten, dass JWST in der Lage sein wird, Schlüsselmarker zu erkennen, die auf das Vorhandensein eines Klimas wie unseres hindeuten, wenn erdgroße Planeten um Sterne herum betrachtet werden, die kleiner und roter als unsere Sonne sind. Nach der Aussage:
Verschiedene Gase wurden bereits erfolgreich in der Atmosphäre mehrerer großer, heißer Planeten der Größe eines Jupiters identifiziert, indem winzige Variationen des Sternenlichts untersucht wurden, das durch ihre Atmosphäre hindurchgeht, wenn sie sich vor ihren Elternsternen kreuzen. Diese Variationen sind jedoch winzig: Das durch die Atmosphäre des Exoplaneten gefilterte Licht macht ein Zehntausendstel des gesamten detektierten Sternenlichts aus.
Das Studium von Planeten der Größe der Erde ist eine noch größere Herausforderung. Obwohl JWST Schwierigkeiten haben würde, ein Sonnensystem genau wie unser eigenes zu analysieren, wäre es in der Lage, erdähnliche Planeten um kühlere Sterne zu untersuchen - wenn ein solches System gefunden würde.
Die Unterscheidung zwischen einer fernen Erde und einer fernen Venus kann die Beobachtung einer Ozonschicht beinhalten. Wenn die Erde weit weg wäre, wäre ihre Ozonschicht ein klares Merkmal, das mit Teleskopen wie JWST sichtbar wäre. Da die Venus jedoch keine Ozonschicht aufweist, fehlt das Merkmal. Bild über J Barstow
Barstow fügte hinzu:
Wenn wir die Erde und die Venus in die Umlaufbahn um einen kühlen, roten Stern bringen, der nicht allzu weit entfernt ist, zeigt unsere Studie, dass JWST sie auseinanderhalten könnte. Die Ozonschicht der Erde, die sich 10 Kilometer über der Oberfläche befindet, entsteht, wenn Sonnenlicht mit Sauerstoffmolekülen in unserer Atmosphäre in Wechselwirkung tritt. Sie erzeugt ein unverwechselbares Signal, das von JWST erkannt werden könnte. Die Venus ohne eine wesentliche Ozonschicht würde ganz anders aussehen.
Dies setzt voraus, dass sich Planeten, die wie die Erde und die Venus beginnen, auf die gleiche Weise um einen coolen Stern herum entwickeln würden!
Barstow wies in ihrer Erklärung darauf hin, dass JWST für eine Vielzahl von astronomischen Anwendungen eingesetzt werden wird, nicht nur für die Detektion von Exoplaneten. Sie erwähnte auch, dass die Sicherung der Zeit auf JWST sehr wettbewerbsfähig sein wird. Um zwischen einer Erde und einer Venus unterscheiden zu können, müssten Astronomen die Exoplaneten mindestens 30 Mal beobachten und dabei wertvolle Teleskopzeit in Anspruch nehmen. Sie schloss:
Zukünftige Teleskope, die sich der Beobachtung der Atmosphäre vieler felsiger Planeten um verschiedene Sterne widmen, werden erforderlich sein, um die Frage der Habitabilität auf Exoplaneten vollständig zu lösen. In der Zwischenzeit wird JWST viele andere seltsame und wundervolle Planeten in beispiellosen Details beobachten.
Fazit: Eine Studie zeigt, dass das James Webb-Weltraumteleskop - Hubbles Nachfolger, dessen Start für 2018 geplant ist - zwischen einer Erde und einer Venus unterscheiden kann, die einen kühlen, roten Stern umkreist, der nicht weit entfernt ist. Unter der Annahme, dass wir ein solches System finden können, wäre diese Beobachtung jedoch nicht einfach.