Dez 22 2009

Supererden und Subneptune

Die Suche nach Exoplaneten, die vor ihrem Stern durchziehen, hat 2009 auch zwei Planeten mit Massen zwischen jenen von Erde und Neptun hervorgebracht. Ein Vergleich der beiden Welten lässt interessante Schlussfolgerungen zu.

Die Suche nach Exoplaneten-Transits, also das schwache Abdunkeln eines Sterns durch einen ihn umkreisenden (vor der Sternscheibe durchziehenden) extrasolaren Planeten hat sich im letzten Jahrzehnt zu einer erfolgreichen Entdeckungsmethode von Exoplaneten entwickelt. Mit den Weltraumteleskopen Corot und Kepler befinden sich nun auch gerade zwei Planetenjäger in der Erdumlaufbahn, die auf dieser Methode basieren und tausende von Sternen gleichzeitig auf Anzeichen einer vorübergehenden, periodischen Abdunklung untersuchen. Diese Teleskope sind so empfindlich, dass sie nicht nur wie bisher riesige Gasriesen vom Durchmesser Jupiters (oder mehr) entdecken können, sondern auch kleinere Planeten, bis hinunter zur Grösse der Erde. Daneben sind auch auf dem Erdboden verschiedene Teams an der Suche solcher „kleiner“ Transit-Planeten beteiligt.

Exoplaneten werden seit den den Neunziger Jahren des 20. Jahrhunderts entdeckt, heute sind es bereits über 400 bekannte extrasolare Welten. Darunter sind mittlerweile auch einige sogenannte „Supererden“, definitionsgemäss Planeten mit einer Masse zwischen einer und zehn Erdmassen. Der leichteste bisher bekannte Exoplanet hat eine Masse von gerademal zwei Erdmassen. Da die Erde vornehmlich aus Gestein besteht, Neptun (der rund 17 Erdmassen schwer ist) jedoch vorwiegend aus Eis und Gasen, müssen wir – so die übliche Argumentation – uns diese „Supererden“ als Zwischenglieder vorstellen, mit grossen Gesteinskernen und dichten Atmosphären. Es wird aber natürlich – insbesondere ausserhalb der wissenschaftlichen Literatur – auch schon mal die Vermutung geäussert, es würde sich bei diesen Welten um übergrosse Versionen der Erde handeln, womöglich mit grossen Kontinenten, warmen Meeren und atembaren Atmosphären. Der Medienhype, der im Jahr 2007 auf die Entdeckung der 5-Erdmassen-„Supererde“ Gliese 581 c (und deren 8-Erdmassen-Nachbarwelt Gliese 581 d) folgte, liess den unbedarften Leser vermuten, man hätte hier eine weit entfernte, „zweite Erde“ entdeckt.

Zwei Entdeckungen aus diesem Jahr lassen diese ins Kraut schiessenden Schlussfolgerungen nun nicht mehr so gut aussehen. Zum einen hat das Corot-Teleskop die Welt „Corot-7-b“ entdeckt, eine wahre „Super-Erde“: Mit 1.7 Erddurchmessern (ca 21700 km) ist sie nur ein wenig grösser als die Erde. Zusammen mit den 4.8 Erdmassen führt dies zu einer Dichte von 5.6 Gramm pro Kubikzentimeter – diese Dichte stimmt gut mit jener der Erde überein. Es handelt sich bei Corot-7-b also mit grosser Sicherheit um einen „Felsplaneten“, auf dem die Atmosphäre nur einen kleinen Teil zur Masse beiträgt. Corot-7-b kreist aber so nahe um seinen Stern, dass die Oberflächentemperatur nahezu 2000 Grad betragen muss. Vermutlich zeigt der Planet seinem Stern auch immer die gleiche Seite, so dass auf der Tagseite Lava schmilzt, während auf der Nachtseite die Temperaturen auf rund 50 Kelvin (-220 Grad Celsius) sinken.

Die zweite interessante Entdeckung wurde erst vor wenigen Tagen von einem Forscherteam angekündigt, das „bodengestützt“ arbeitet. Der Rote Zwergstern GJ 1214 wird von einem Planeten mit 6.5 Erdmassen umkreist. Dieser Planet zieht regelmässig vor seinem Stern durch, so dass auch hier die Bestimmung des Durchmessers möglich wird. Mit 2.7 Erdradien (rund 34000 km) ist der Planet einiges grösser als Corot-7-b – doch mit rund 200°C Oberflächentemperatur auch deutlich „kühler“. Doch die so berechnete Dichte von GJ 1214 b liegt weit unter jener, die man für einen Felsplaneten erwartet. Diese Welt enthält, so die beteiligten Forscher, entweder eine dichte Atmosphäre aus superkritischem „Wasserdampf“, die einen wesentlichen Anteil an der Gesamtmasse des Planeten hat, oder gar eine Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium, ähnlich wie die Gasriesen im Sonnensystem. Auf jeden Fall ist dies keine erdähnliche Welt: die Temperaturen und der Druck an der vermeitnlichen „Oberfläche“, also dem Übergang zwischen dem Gesteinskern und dem Wasserdampf/Eis-Mantel, müssen unerträglich hoch sein. Das ist keine „Super-Erde“, eher ein „Sub-Neptun“.

Der Vergleich der beiden Welten zeigt, wie wichtig die Oberflächentemperatur (beziehungsweise, die „Equilibrium-Temperatur“ an der Oberseite der Atmosphäre) für die Entwicklung eines Planeten ist. Bei Corot-7-b liegt die Temperatur mit 2000 Grad so hoch, dass praktisch alle flüchtigeren Stoffe wie Wasserstoff, Helium, aber auch Wasserdampf und Kohlendioxid ins All entwichen sein müssen. Diese Welt ist nur noch von einer vergleichsweise dünnen Atmosphäre umgeben, die durch die ständige vulkanische Aktivität an ihrer Oberfläche „nachgefüllt“ wird. Man könnte auch sagen, diese Welt sei der zurückgebliebene „nackte“ Gesteinskern eines ehemaligen, neptunähnlichen Riesenplaneten. GJ 1214 b hingegen ist deutlich kühler – bei diesen Equilibrium-Temperaturen können die oben genannten Gase nicht entweichen und bleiben in der dichten Atmosphäre des Planeten gefangen. Dies zeigt uns: die „Supererden“, die in den letzten 10 Jahren entdeckt wurden, müsste man wegen ihres hohen Gas-Anteils eigentlich eher als „Sub-Neptune“ bezeichnen, die ihre dichten Gashüllen, wenn überhaupt, erst unter der unerbittlichen Strahlung in der Nähe ihres Sterns verlieren. Auch die 5- bzw 8-Erdmassen-Planeten Gliese 581 c und d fallen unter diese Regel: auch dort dürfte man, nach der Entdeckung von Corot-7-b und GJ 1214 b, nicht mehr von grossen „Erden“ ausgehen, sondern eher von „kleinen Neptunen“.

Leben können wir auf solchen Welten mit ihren dichten Atmosphären nicht ohne weiteres vermuten (es müsste sich von jenem der Erde auf jeden Fall stark unterscheiden), komplexes Leben schon gar nicht. Denn komplexes Leben braucht – zumindest auf der Erde – eine externe Energiequelle, die eine grössere Energiedichte hat als das Sonnenlicht (deshalb fressen Tiere ja auch Pflanzen). Auf der Erde wird dies durch einen relativ hohen Sauerstoffpartialdruck von rund 21% ermöglicht. Auf einer Welt, deren Atmosphäre hundert mal dichter ist als jene der Erde (wobei wir auch dann erst bei der Dichte der Atmosphäre unseres 0.8-Erdmassen-Nachbarplaneten Venus wären! Echte „Supererden“ bzw „Subneptune“ hätten wohl noch viel dichtere Atmosphären), dauert es auch rund 100 Mal länger, bis die Atmosphäre von Bakterien mit dem gleichen Sauersoffpartialdruck angereichert worden ist. Auf der Erde dauerte dies rund zwei Milliarden Jahre – und die wenigsten Sterne werden überhaupt zweihundert Milliarden Jahre alt. Zudem dürfte nach zweihundert Milliarden Jahren auch ein so grosser Planet geologisch erkaltet sein, so dass sich kein aktiver geologischer Zyklus, wie er für die klimastabilisierenden Feedbackmechanismen nötig ist, mehr entwickeln kann. Dies ist auch durchaus eine mögliche Lösung für das „Rote-Zwerge-Paradoxon“, das ich auch schon behandelt habe.

Es zeichnet sich auch immer mehr ab, dass die Erde auch hier wieder einmal mehr ein Exot unter den Planeten ist. Bereits die Venus hat, wie oben erwähnt, eine rund hundert Mal dichtere Atmosphäre als die Erde, obwohl sie sogar etwas weniger Masse hat, um diese Atmosphäre zurückzuhalten (die Atmosphäre der Erde wäre auch dichter, wenn durch die Anwesenheit von Wasser nicht so viel CO2 in Kalkgesteinen gebunden worden wäre. Aber selbst wenn man all dieses CO2 freisetzen würde, wäre die Erdatmosphäre immer noch nur halb so dicht wie jene der Venus). Die Atmosphären von Neptun und Uranus, die schätzungsweise jeweils ein Viertel der Planetenmasse ausmachen, sind bereits so dicht, dass keine so definierbare feste Oberfläche exisiert. Gleiches gilt offenbar, wie diese neusten Exoplaneten-Entdeckungen zeigen, für Supererden (solange sie nicht von ihrem Stern auf 2000 Grad geheizt werden). Warum hat die Erde eine so massearme Atmosphäre – die gleichzeitig offenbar Vorbedingug für die Sauerstoffanreicherung und damit der Entstehung von komplexem Leben war? Hat die Erde in ihrer Frühzeit vergleichsweise wenig Kometen und Asteroideneinschläge abbekommen, die ihr diese flüchtigen Stoffe brachten? Oder ist dies vielleicht eine Folge der superheissen Kollision mit dem Protoplaneten „Theia“, aus der der Mond hervorging? Einmal mehr zeigt sich, von welcher zentralen Bedeutung die Erforschung von Exoplaneten für unser menschliches Selbstverständnis ist.

30 Comments

  • By Unbekannter Gast, 23. Dezember 2009 @ 03:36

    Also die Erde würde wenn man alles CO2 freisetzten würde nur eine halb so dichte Atmosphäre haben wie die Venus. Wie dicht wäre Mars Atmosphäre wenn man alles freisetzt ? Die Entdeckungen zeugen von unglaublicher vielfalt. Die erde ist natürlich ein exot aber die vielfalt der entdeckten Planeten zeigt das es wahrscheinlich jeden denkbaren Planeten auch gibt. Die Erde mag ein Exot sein aber im grunde genommen ist jeder Planet ein Exot. Da sie sich extremst voneinander unterscheiden. Vielleicht sind Monde deutlich besser für leben geeignet als Planeten. Und die neusten Entdeckungen bestärken mich sogar in dem glauben das es einige konfigurationen da draussen gibt die Leben ermöglicht. Und wir werden irgendwann auch einen Entdecken . Wir haben noch praktisch nichts entdeckt die vielfalt zeigt auch das es viele planeten gibt die durch die seltsamesten Ereignisse entstanden sind.

    Es gibt sicher Erdähnliche Planeten wir werden die schon noch entdecken und wenn es 1/100 oder 1/1000 Sonnensystemen einen erdähnliche Planeten gibt und jeder 100000 davon hat eine Erdentwicklung genossen gibt es immer noch ein tausend erden mit komplexerem leben und vielleicht sogar eine handvoll ETIs.

    Im moment können wir solche massereichen und grossen Planeten einfacher erkennen. erden lassen naturgemäss noch auf sich warten. bisher kann man noch keine fundierte aussage treffen evtl nach Kepler 2013 doch selbst dann haben wir nur einen bruchteil eines bruchteils gesehen. Ab wann lassen sich verlässliche extrapolationen machen ? Man braucht eine mindest Anzahl von einigen Zehntausend und die Stichproben müssen auch eine gewisse Qualität besitzen ?

  • By Bynaus, 23. Dezember 2009 @ 10:26

    Ja, natürlich gibt es eine grosse Vielfalt, und jeder Planet wird irgendwodurch speziell sein. Dennoch gibt es auch innerhalb dieser Vielfalt generelle Trends. Einer davon scheint zu sein, dass Planeten von etwa einer Erdmasse an aufwärts immer grössere Anteile an flüchtigen Stoffen in dichten Atmosphären um sich sammeln. \“Nackte\“ Felsplaneten mit dünnen Atmosphären scheinen relativ selten zu sein und nur dort aufzutreten, wo die Temperaturen so hoch sind, dass diese flüchtigen Stoffe sich, nun, verflüchtigen… Die Erde fällt da wirklich aus dem Muster. Klar ist die Datenbasis zur Zeit noch ziemlich klein, aber der Trend ist auf jeden Fall da.

    Bei Mars ist es nicht so klar, etwa, weil man nicht weiss, ob es wirklich Kalk auf dem Mars gibt. Es ist auch gut möglich, dass Mars einen grossen Teil seiner primordialen Atmosphäre einfach verloren hat.

    Ich denke, es wird in der Galaxis sicher einige (tausend) erdähnliche Planeten geben, vielleicht – vermutlich – auch solche mit komplexem Leben. Die Beobachtungen von Kepler (und gleich darauf GAIA) sollten da schon recht aufschlussreich sein und uns mit einer soliden Datenbasis versehen – je häufiger Planeten von der Grösse und Masse der Erde sind, desto solider wird unsere Datenbasis sein.

  • By Nuts And Bolts, 23. Dezember 2009 @ 13:11

    Zitat unbekannter Gast: \“Es gibt sicher Erdähnliche Planeten wir werden die schon noch entdecken und wenn es 1/100 oder 1/1000 Sonnensystemen einen erdähnliche Planeten gibt und jeder 100000 davon hat eine Erdentwicklung genossen gibt es immer noch ein tausend erden mit komplexerem leben und vielleicht sogar eine handvoll ETIs.\“

    Der Begriff \“erdähnlich\“ ist m.E. nicht ganz klar definiert. Der Laie versteht darunter wohl ein Planet, ähnlich der Erde, etwa gleich gross und schwer und mit Biosphäre (Atmosphäre, Meere, Kontinente, allenfalls sogar mit Fauna und Flora) Erdähnlich bedeutet aber in der Astronomie vor allem \“kein Gasplanet\“, also ein Körper mit festen Bestandteilen, Schalenaufbau, Eisenkern und so. (siehe wiki: erdähnliche Planeten)

    Was wirklich erdähnliche Planeten (so wie wir Laien ihn verstehen) anbelangt, bin ich sehr skeptisch. Die Erde mit ihren Land und Ozeanmassen ist wahrscheinlich ein absoluter Exot, kann mir vorstellen, dass es sowas in der Milchstrasse nur ein einziges Mal gibt. Die meisten Planeten sind entweder voll aus Gestein ( und Metallen), \“Vollwasserplaneten\“ oder eben Gasriesen. kommt dazu, dass die Erde auch einen sehr speziellen Mond hat, genau in der richtigen Grösse und Umlaufbahn, welcher die Entstehung von Leben begünstigt hat. Vielleicht war die Entstehung unseres Mondes sogar zwingend, damit Leben entstehen konnte…. (aber dies ist eine andere Geschichte.)

    Also wenn ihr mich fragt: Die Erde ist der Exot unter Exoten. Vielleicht sind in unserer Galaxis eben doch keine Aliens, zumindest keine menschenähnliche.

  • By Bynaus, 23. Dezember 2009 @ 13:29

    Das sehe ich ähnlich, wobei ich die Chancen auf wirklich erdähnliche Planeten (und von mir aus, auch ein paar erdähnliche Monde) etwas optimistischer Einschätze. Ich denke aber, dass wir – zumindest in der Milchstrasse – die einzige und möglicherweise auch die erste Zivilisation sind.

  • By Unbekannter Gast, 23. Dezember 2009 @ 14:46

    Auf der Erde dauerte dies rund zwei Milliarden Jahre – und die wenigsten Sterne werden überhaupt zweihundert Milliarden Jahre alt. Zudem dürfte nach zweihundert Milliarden Jahren auch ein so grosser Planet geologisch erkaltet sein, so dass sich kein aktiver geologischer…

    Sie meinten sicherlich 2 Mrd Jahre statt 200 Mrd Jahre.

  • By Bynaus, 23. Dezember 2009 @ 14:59

    Doch doch, ich meinte 200 Mrd Jahre. Wenn die Atmosphäre 100 Mal dichter ist, dauert es auch 100 Mal länger, bis der gleiche Sauerstoff-Partialdruck herrscht wie auf der Erde. Das heisst, wenn es auf der Erde 2 Mrd Jahre dauerte, dann wird es auf einem Planeten mit einer 100fach dichteren Atmosphäre (wie der Venus) 100 Mal länger, also 200 Mrd Jahre dauern, bis der Sauerstoffpartialdruck ~10-20% erreicht hat. Wenn die Atmosphäre noch dichter ist, sagen wir, 10000 Mal dichter, dann dauert es eben 20 Billionen Jahre – deutlich länger als jeder noch so kleine Stern existieren wird.

  • By kkO, 24. Dezember 2009 @ 12:24

    Ist schon interessant was die Zukunft bringen mag,
    die Menschen sollten mehr ins all als auf die Erde investieren, ich denke es ist unumgänglich das all zu bevölkern.

  • By Axel, 24. Dezember 2009 @ 14:28

    200 Mrd Jahre erreichen nicht nur die wenigstens, sondern leider überhaupt keine Sterne. Die gelben Typ-G-Sterne sind nach bisherigem Wissen die besten Kandidaten um Leben auf ihren Planeten hervor zubringen, denn nur sie liefern genügend lange Zeiträume mit einigermaßen konstanten Bedingungen, was für die Entstehung von Leben erforderlich ist. Auf der Erde tauchte das erste Leben nach ca 1,3 Mrd Jahren auf. Das mag relativ schnell anmuten, aber selbst solange existieren die meisten Sterne nichtmal in einem stabilen Stadium. Eine Ausnahme bilden weisse Zwerge, Neutronensterne und schwarze Löcher. Diese sind aber Sternleichen, so daß früheres Leben auf erdähnlichen Planeten durch die Sternexplosion vernichtet wurde, neues sich nichtmehr bilden kann da diese Sterne nun zu wenig Energie abgeben. Trotzdem bin auch ich der Auffassung, das es in unserer Milchstraße milliarden von erdähnlichen Planeten gibt, von denen es millionen gibt mit tatsächlich irdischen Bedingungen, was das Klima betrifft (Temperatur und Druck, nicht O2-Gehalt). Ob sie dann auch Leben tragen ist eine andere Frage. Dazu weiss man noch immer nicht, ob Leben hier bei uns ein absoluter Einzelfall ist durch einen noch völlig ungeklärten Umstand oder es immer dann automatisch entsteht, wenn die Rahmenbedingungen stimmen.

  • By Bynaus, 24. Dezember 2009 @ 18:56

    Doch, es gibt schon Sterne, die so lange (in ihrer Hauptreihenphase, das heisst, während der Wasserstoff-zu-Helium-Fusion) existieren: Die Roten Zwerge. Diese sind deutlich masseärmer als die Sonne (ca. 0.08 bis 0.7 Sonnenmassen). Die kleinsten unter ihnen werden einige 1000 Milliarden Jahre lang leuchten, bevor sie direkt zu einem Weissen Zwerg kollabieren. Diese Sterne machen übrigens die Mehrheit aller Sterne aus – die kurzlebigen Sterne, die du ansprichst, sind viel seltener.

    Wann das Leben auf der Erde zum ersten Mal auftauchte, ist umstritten – die Zahlen, die man üblicherweise hört, sind aber deutlich kleiner als die von dir genannten 1.3 Mrd Jahren (typischerweise \“0\“ bis 500 Mio Jahre).

  • By Axel, 24. Dezember 2009 @ 21:52

    Stimmt, da muß ich dir Recht geben. In Wikipedia steht bei roten Zwergen, sie besitzen Lebenspannen von mehreren 10 Mrd Jahren bis hin zu einigen Billionen Jahren. Das ist doch Wahnsinn. Ich hatte mal gelesen das das gesamte Universum nicht älter als 90 Mrd Jahre erreichen soll, dann ist das wohl hinfällig. Dann sind die Aussichten ja doch besser als ich gedacht habe für uns und das Leben! Auch sollen Planeten roter Zwerge durchaus für Leben geeignet sein, wenn sie in der habitablen Zone liegen. Aber 1000 Mrd Jahre, ist ein ungeheurer Wert, sowas kann man sich bereits nicht mehr vorstellen. Wenn jemand zb von Eins bis 1 Mrd laut zählen würde, dabei rund 3,5 s für eine Zahl zum sprechen benötigt, dann würde das immerhin 111 Jahre dauern!!! Wenn man dann zb in der Zukunft ein Teleskop hat, welches im 3,5 s-Takt Sterne auf Lebenszeichen scannen könnte, wäre dies zwar unglaublich leistungsfähig, aber trotzdem mehrere 10 000 Jahre allein mit unserer Galaxie beschäftigt. Da wird einem erstmal klar, wie verdammt gewaltig das Universum doch ist und wie wenig wir erst erkundet haben. Unsere 400 entdeckten Exoplaneten sind da ein Witz, obwohl dabei schon mehrere in habitablen Zonen liegen. Auch wenn es Gasriesen sind, diese könnten erdähnliche lebensfreundliche Monde haben, wie zuvor schon erwähnt wurde. Man stelle sich nur mal vor, wie Titan in der habitablen Zone sein würde. Oder auch Europa, Ganymed, Callisto oder Triton. Ihr Eispanzer würde schmelzen bei 150°C (so heiss ist es auf dem Mond am Tage)und es würde sich ein gewaltiger Ozean bilden und auch eine Atmosphäre, da nicht alles Wassereis ist, bzw auch der Wasserdampf sicherlich unter Einwirkung der Strahlung zu anderen Gasen reagieren würde (welche genau, da müsste ein Chemiker helfen). Ich weiss aber das deutsche Wissenschaftler herausgefunden haben, das sich in Kometen unter UV-Strahlung sogar Aminosäuren bilden.

  • By Yadgar, 28. Dezember 2009 @ 01:12

    @Bynaus
    \“Die kleinsten unter ihnen werden einige 1000 Milliarden Jahre lang leuchten, bevor sie direkt zu einem Weissen Zwerg kollabieren.\“

    Das heißt, späte M-Zwerge (also z. B. der Klasse M9) würden nicht einmal ein Rote-Riesen-Stadium durchlaufen? Interessant… wie massereich muss ein Stern mindestens sein, um nach seiner Hauptreihenzeit ein Roter Riese zu werden? Wo kann ich mehr dazu erfahren?

  • By Yadgar, 28. Dezember 2009 @ 01:23

    Zur Frage nach der idealen Masse von lebensfreundlichen Felsplaneten: könnte es eventuell sein, dass die optimale Masse für lebentragende terrestrische Planeten eher bei 0,3 bis 0.5 Erdmassen liegt und unsere Erde für einen belebten Planeten eigentlich schon zu groß ist (und sich nur wegen der Theia-Katastrophe doch noch lebensfreundlich entwickelte)? Sollten wir eventuell eher nach \“Sub-Erden\“ (oder meinetwegen \“Super-Marsen\“) mit 8000 oder 9000 km Durchmesser suchen? Ein solcher Planet könnte ja durchaus genug Eisen/Nickel im Kern haben, um ein eigenes Magnetfeld zum Schutz der Atmosphäre erzeugen zu können, und ob Planeten mit weniger als einer Erdmasse zwangsläufig wasserärmer sind als die Erde, ist ja auch noch nicht zwingend…

  • By Der Beobachter, 28. Dezember 2009 @ 18:55

    Ich glaube dass Aussagen über die Beschaffenheit und die physikalischen Zustände bei diesen fernen Welten sehr gewagt und mit äußerster Vorsicht zu genießen sind.
    Unsere Erfahrung in diesem Bereich ist sehr begrenzt und die Planetenphysik ist äußerst komplex und immer für Überraschungen gut.
    Bevor man die heißen Jupiter entdeckte sagte das \“Standartmodell\“ der Planetenentstehung dass es solche Körper eigentlich nicht geben dürfte. Verdutzt musste man feststellen das es sie offenbar doch gibt und zwar in großer Zahl. Sogar in unserem eigenen Sonnensystem finden wir immer wieder Zustände vor die niemand für möglich gehalten hätten. Die neueste Verblüffung sind wohl die Tigerstreifen auf Encladius.
    Wir haben niemals einen Planeten mit mehreren Erdmassen gesehen, ihre Gestalt ist vermutlich recht vielfältig und hängt sehr von ihrer Entstehungsgeschichte ab. Des weiteren haben wir noch nie einen Planeten gesehen der derart eng um seinen Stern kreist wie die meisten bisher entdeckten Planten, oder der gar in gebundener Rotation ist, geschweige denn das wir einen gesehen hätten auf den beides zutrifft. Und ich möchte auch zu bedenken geben das wir sie nach wie vor nicht sehen, nichtmal ihre Schatten !
    Es könnte gut sein dass so eine gebunden rotierende Super-Erde eine erhebliche Konvektion in der Atmosphäre hat, die die Temperaturen erheblich moderater gestaltet, es könnte auch sein das die Atmosphäre auf der kalten Seite ausfriert und er daher faste keine Atmosphäre besitzt, oder aber ganz anders, und bei einem anderen wieder anders, wir wissen es nicht.
    Was für die Entstehung von Leben ideal ist wissen wir auch nicht, wer weiß brauch es einen erdähnlichen Planeten. Vielleicht ist es äußerst ungewöhnlich dass es auf der Erde Leben gibt, dank Mond und Magnetfeld, bei so wenig Wasser und einer so dünnen Atmosphäre die keinen Schutz zu bieten vermag, und ohne schützende Eisdecke. Für Leben \“wie wir es kennen\“ braucht es offenbar nur flüssiges Wasser und einigermaßen stabile Bedingungen über längere zeit, egal ob bei 20 Grad und 1 bar ober bei 200 Grad und 100 bar, wir müssen hier offen bleiben. Höhere Temperaturen haben vermutlich auch höhere Stoffwechselraten zur folge, was die erwähnte Zeitproblematik auch entschärfen könnte, falls es sowas wie freien Sauerstoff überhaupt braucht, schließlich könnte die Nähe zum Stern oder eine enorme innere radioaktive Wärme eines entsprechend großen Körpers eine ausreichende Energiedichte bereitstellen.
    Eine andere Frage ist wo wir Leben auf solche Distanzen aufspüren könnten, und da rücken die erdähnlichen wieder ins Visier, könnten aber womöglich einen Enttäuschung sein.

    Wir werden wohl auf die ersten Riesenteleskope oder gar allgestützte Interferometer mit ein paar hundert kilometern \“Öffnung\“ warten müssen bis wir den ersten Blick auf diese Exoplaneten werfen können um genaueres sagen zu können. Das wird bestimmt äußerst spannend !

    Zum Abschluß möchte ich noch sagen das im Artikel mit einigen Gasparametern recht schlampig umgegangen wird. Nur weil anderswo 100 bar Oberflächendruck herrschen heißt das nicht das die Atmosphäre 100 mal so dicht ist ! Druck und Dichte gehen schließlich immer Hand in Hand mit der Temperatur, und die ist dort vermutlich auch drastisch anders.

  • By Der Beobachter, 28. Dezember 2009 @ 19:34

    Enceladus, natürlich.
    Peinlich 🙁

  • By Bynaus, 30. Dezember 2009 @ 16:01

    @Yadgar: Einen ausgezeichneten Artikel zur fernen Zukunft des Universums (und zur Evolution von Roten Zwergen, mit Referenzen zur Vertiefung) findest du hier:

    arxiv.org/abs/astro-ph/9701131

    Ich denke nicht, dass Planeten deutlich kleiner als die Erde sein können. Solche Planeten kühlen sehr schnell aus, so dass sie keine aktive Plattentektonik mehr aufrecht erhalten können. Diese ist jedoch – zumindest auf der Erde – notwendig, um 1.) auf einem wasserreichen Planeten die Kontinente zu bilden und zu erhalten, 2.) den CO2-Haushalt der Atmosphäre zu stabilisieren.

    Das Magnetfeld der Erde hat übrigens nichts direkt mit Eisen/Nickel zu tun (die Temperaturen im Erdkern überschreiten die Curie-Temperatur bei weitem!), sondern mit dem Dynamo-Prozess, dh, dem Verschieben von Ladungen durch Konvektion eines metallischen Stoffes (deshalb haben Jupiter und Saturn Magnetfelder: der metallische Wasserstoff in ihrem Inneren generiert es). Erstarrt der Kern (wie im Fall des Mars), verschwindet auch das Magnetfeld. Ein Magnetfeld ist nur im Fall einer dünnen Atmosphäre nötig, um diese vor der Erosion durch den Sonnenwind zu schützen – da sich immer mehr herauskristallisiert, dass eine dünne Atmosphäre eine Bedingung für (komplexes, erdähnliches) Leben ist, ist ein Magnetfeld erforderlich (nicht so sehr bei Planeten mit dichten Atmosphären wie der Venus).

    @Der Beobachter: Wir sehen zwar diese Welten nicht direkt, aber wir können ihre Durchmesser bestimmen. Und dieser stimmt nun mal nicht überein mit bestimmten Vorstellungen über deren Zusammensetzung. Somit können wir zumindest diese bestimmten Vorstellungen ausschliessen (in diesem Fall: der Planet kann kein \“reiner\“ Felsplanet sein).

    Du hast aber recht, dass es für die heissen Super-Erden, die wir bisher kennen, mehrere mögliche Erklärungsansätze für das Fehlen der Atmosphäre gibt: vielleicht ist bei Corot-7-b die gesamte Atmosphäre auf der Nachtseite des Planeten angefroren statt ins Weltall entwichen.

    Klar ist natürlich, ich kann immer nur von erdähnlichem Leben sprechen, denn das ist das einzige, das wir kennen, unser einziger \“astrobiologischer\“ Datenpunkt. Und dieses komplexe, \“schnelle\“ Leben braucht nun mal Sauerstoff in der Atmosphäre, um durch Verbrennungsprozesse die in Pflanzen gespeicherte Energie freizusetzen. Ich schliesse \“exotisches\“ Leben keinesfalls aus, aber wir können letztlich zur Zeit nichts anderes tun als bekannte Welten mit jenen zu vergleichen, die wir kennen. Ein wichtiger Punkt scheint mir zu sein, dass terrestrische Planeten von Erdgrösse und darüber offenbar relativ schnell dichte Atmosphären haben.

    Nein, wir müssen nicht auf Teleskope mit ein paar hundert Kilometern Öffnung warten, bis wir die Lebensfreundlichkeit von Exoplaneten abschätzen können. Schon lange bevor man \“Pale Blue Dot\“-ähnliche Bilder machen kann, wird man in der Lage sein, die Atmosphärenzusammensetzung von Exoplaneten zu bestimmen, also z.B. die Anwesenheit von Ozon festzustellen.

    Du hast völlig recht, was meinen schlampigen Umgang mit Gas-Parametern angeht. Die Atmosphäre der Venus hat einen Oberflächendruck von rund 90 bar, und ist gleichzeitig an der Oberfläche rund 55 Mal dichter als jene der Erde (ganz korrekt befindet sich CO2 sogar im superkritischen Zustand, dh, die Venus ist eigentlich einen Ozean aus superkritischem CO2 eingehüllt – klingt schon ein wenig nach Gasriese-light, wenn man mich fragt…).

  • By Der Beobachter, 30. Dezember 2009 @ 19:20

    Mit der Gaszusammensetzung oder gar Ozon hast du natürlich recht, das könnten wir feststellen. Aber eben leider nur bei Transitplaneten. Leider sinkt auch die Transitwahrscheinlichkeit mit der Entfernung des Planeten zu seinem Stern, und seltener durchziehen tut er obendrein. Also auch die entdeckten Transitplaneten werden ihren Stern tendenziell eher näher Umkreisen. Nichts desto trotz ist die Transitmethode die einzige mit der wir erdähnliche überhaupt entdecken können, aber eben nur einen winzigen Prozentsatz aller erdähnlichen die uns im näheren Umfeld umgeben. Entsprechend gering ist auch die Chance einen wirklich interessanten zu finden.
    Würden wir auf einem von ihnen tatsächlich Ozon finden wäre das wirklich sensationell, aber erwarten würde ich es nicht.
    Ein Interferometer in einer Erd- oder Sonnenumlaufbahn, mit dem wir in einigen hundert LJ Umkreis alle Planeten eines sagen wir sonnenähnlichen Systems direkt sehen könnten,also mit eingen zig oder 100 kilometern Spannweite und einigen 1000 qm Sammelfläche wäre technisch heute bereits realisierbar. Der finanzielle Aufwand wäre allerdings enorm, es ist also nicht so bald damit zu rechen.
    Vorher glaub ich werden wir aber kein wirklich repräsentatives allgemeines Bild von Planeten und Planetensystemen haben. Nur schemenhafte Stichproben.

    Eine paar Ozon-Linien in einem Transitspektrum wären der Unternehmung allerdings bestimmt äußerst zuträglich, also hoffen wir das Beste. Das wir damit Leben gefunden hätten wäre allerdings immer noch ein gewagter Schluss.

    Jedenfalls wird im Augenblick das Möglichste in dieser Richtung getan und wir lernen bei jedem Blick etwas neues.
    Jedoch erfüllt es einen mit Ungeduld zu wissen dass da draußen andere Planeten sind, und zwar sehr sehr viele, die wir jedoch nur erahnen aber nicht sehen können.

  • By Unbekannter Gast, 3. Januar 2010 @ 16:41

    Kannst du mal einen Artikel über das Ende des Universums (Kältetod und Wärmetod) machen und vllt. dabei aufzeigen was das für Zivilisationen bedeutet und ob sie es überleben würden?

  • By Bynaus, 3. Januar 2010 @ 18:53

    Hihi, lustig dass du das ansprichst – ein Artikel dazu ist in Vorbereitung…

  • By Andreas, 3. Januar 2010 @ 23:38

    In der aktuellen \“Spektrum der Wissenschaft\“ (SdW 01/10) findet sich eine interessante Abhandlung über die verschiedenen Atomsphären der Planeten in unserem Sonnensystem und die Ursachen für ihre Verschiedenheit. Dieser liefert einige Antworten auf die gestellten Fragen.

    Gruß,
    Andreas

  • By Unbekannter Gast, 8. Januar 2010 @ 22:22

    @Byanus
    Ich freu mich schon auf den Artikel. Wann würde er den vorraussichtlich fertig sein.

  • By Bynaus, 9. Januar 2010 @ 10:17

    Tja, das kann man eben nie wissen. Ich schaue in der Regel, dass die Abstände zwischen den Artikeln einen Monat nicht übersteigen. Aber darüber hinaus kann ich nichts garantieren: der Artikel wird fertig, wenn er fertig ist…

  • By Unbekannter Gast, 11. Februar 2010 @ 23:40

    Was würde man eigentlich mit unseren Mitteln in unserem Sonnensystem entdecken, wenn man die Beobachtungen in gleicher Entfernung anstellt, wie sie jetzt zu den entdeckten Exoplaneten ist? Wahrscheinlich doch auch nur Saturn und Jupiter.

  • By Bynaus, 12. Februar 2010 @ 11:08

    Ja, Jupiter würde drin liegen, Saturn knapp (wenn man 30 Jahre für einen vollen Orbit beobachtet – ja). Ein Kepler-Teleskop würde Erde und Venus vor der Sonne vorbeiziehen sehen (vorausgesetzt, es ist befindet sich an der richtigen Position, dh, von dessen Position aus ziehen Erde / Venus vor der Sonne durch, oder anders gesagt, es befindet sich irgendwo in der (verlängerten) Ekliptikebene).

  • By Unbekannter Gast, 21. Mai 2010 @ 02:13

    planeten gibts im all vermutlich wie sand am meer. klar ist das wir mit unseren jetztigen mitteln keine welten in erdgröße direkt sichtigen können. und wenn man mal die sternmengen anschaut, es würde ewig dauern alle sterne genaustens abzusuchen.
    sterne schlingern wenn sich etwas in ihrer nähe befindet z.b. ein planet in einer umlaufbahn. manchmal entdeckt man das etwas vor dem stern vorbeizieht und deren leuchtkraft verringert.
    leider wirdes auch viele sterne geben bzw. systeme die wir direkt von oben sehen oder so das nichts vor dem stern vorbeifliegt.dort könen wir nur am schlingern vermuten das es planeten gibt.

  • By Werner H., 27. Juni 2010 @ 22:29

    Hat man schon einer vor jungen weißen Zwergen nach erdähnlichen Planeten gesucht?
    Hier wäre die Helligkeitsschwankung in der habitabilen Zone doch am größten, und ein noch heißer weißer Zwerg strahlt genug Licht für Photosynthese aus. Natürlich darf der Planet sich im Roter-Riese-Stadium nicht zu nah am Stern befunden haben, und das Leben wäre wohl erst danach auf den Planeten gekommen… allerdings stößt ein sterbender Stern auch nützliche Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff ab…

  • By Beverly, 12. Juli 2010 @ 00:29

    Mit den uns vorliegenden Informationen kann man keine verallgemeinernden Aussagen darüber machen, welche Welten für Leben geeignet sind und welche nicht. Den eigenen Heimatplaneten zum Idealfall für Leben im Kosmos zu erklären, zeugt von bedenklichem \“Geozentrismus\“.
    Spekulationen darüber, welche Planeten allesamt NICHT für Leben geeignet sind, sind ebenso haltlos wie Spekulationen darüber, wo es überall Leben geben könnte.
    Ach ja, auf einem Subneptun mit Saunatemperaturen verfasst ein Wissenschaftler gerade einen Artikel darüber, warum die Erde nicht für Leben geeignet ist. Er (oder welches Geschlecht er auch immer hat) hat viele gute Gründe für die Lebensfeindlichkeit der Erde: der aggressive Sauerstoff in der Atmosphäre, zu wenig Wasser, zu klein und dann kreist die Erde noch um einen G-Stern mit aggressiver UV-Strahlung. Seine Kollegen nerven diese engstirnigen Spekulationen, aber ihr Präsident hat gerade den Etat der Raumfahrtbehörde zusammengestrichen. So können sie nicht zur Erde fliegen und nachsehen, ob es hier Leben gibt. Und die Wissenschaftler auf kleinen Felsplaneten und großen Sub-Netpuns können jeweils ungestört voneinander ihrer Engstirnigkeit frönen.

  • By heraklit, 12. Juli 2010 @ 17:51

    Wenn wir jemals außerirdisches Leben finden, dann zufällig bei einer kommerziellen Unternehmung.

  • By Bynaus, 23. Juli 2010 @ 13:29

    Ich kann es gerne wieder einmal widerholen – es geht nie darum, irgendwo Leben kategorisch auszuschliessen. Von mir aus gibt es auch auf der Oberfläche von Neutronensternen Leben – in einem unendlichen Universum ist alles möglich, was von Naturgesetzen nicht verboten wird, und selbst diese dürften nicht überall gleich sein.

    Die Suche nach ausserirdischem Leben wird aber natürlicherweise bei dem Leben ansetzen, das wir kennen. Wir können da draussen nach Bedingungen suchen, die Leben, WIE WIR ES KENNEN, möglich machen würden, und dann dort nachsehen, ob es sich aus gebildet hat. Genau das tun wir ja auch auf Mars, Europa, Enceladus und Titan. Wir suchen das Bekannte, weil wir da wissen, wonach wir suchen müssen. Das heisst im Umkehrschluss aber selbstverständlich nicht, dass man Leben auf Subneptunen kategorisch ausschliesst.

  • By ABPoS, 8. Oktober 2010 @ 16:43

    @Werner H.
    Wenn um einen Weißen Zwerg, also eine Sternenleiche Planeten kreisen, dann sind diese mindestens genau so tot. Beim abwerfen der äußeren Gasschichten und anschließendem Kollaps des Sterns würden die Planeten die in Frage kämen so gut wie alle flüchtigen Bestandteile ihrer Oberflächen verlieren(jegliche freie Gase und das Wasser natürlich auch).
    Nehmen wir das Sonnensystem als Beispiel. Ist der Zeitpunkt gekommen an dem sich die Sonne zu einem Roten Riesen aufbläht wird sie sich so weit ausdehnen, dass Merkur und Venus höchstwarscheinlich auch in ihr verschwinden. Die Erde wird ein Backofen, die Ozeane fangen an zu kochen verdampfenschließlich ganz und verflüchtigen sich mit unter durch Spaltung des Wassers zu H2 und O2 in die Weiten des Alls. Bevor es soweit kommt wird, wenn ich ich mich recht entsinne das Leben auf der Erde schon lange ausgestorben sein, denn schon in ca. 1Mrd. Jahren wird die Leuchtkraft der Sonne dermaßen angestiegen sein das es zu heiß wird und die vll. noch vorhandene Biosphäre verbrennt.

    zu kleineren Planeten als die Erde:
    ist der Planet nur etwas kleiner als die Erde nimmt die Fähigkeit des Planeten Plattentektonik auszubilden dramatisch ab, d.h. keine Plattentektonik = keine Kontinente auf denen ein mögliches Geschöpf das Laufen auf zwei Beinen lernen kann, somit hat es keine freien Hände mit denn es Werkzeug herstellen kann usw. usw.

    Meine Vermutung ist folgende:
    Es gibt sehr, sehr viele Welten da draußen die über gute Bedingungen für Leben verfügen. Diese Welten haben (so wie die Erde in der Anfangszeit) jede menge Wasser doch leider kein Zentimeter trockenes Land (bzw. sehr begrenzt z.b. riesiege Vulkane.) auf dem ein Wesen laufen lernen könnte.
    Deswegen vermute ich gibts da draußen jede menge Delphine
    die wie alle wissen keine Raumschiffe bauen.
    in diesem sinne

  • By Alex, 14. Oktober 2010 @ 15:39

    Ein Einwand: Delphine waren einmal Landtiere 😉 Also wenn dann nur Fische^^.

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