Dieser riesige „Augapfel“ schwebt ruhig 50 Lichtjahre entfernt im Universum und beobachtet seinen Mutterstern …

Die Oberfläche des Exoplaneten LHS-1140b könnte vollständig mit Eis bedeckt sein oder über einen Ozean verfügen, wodurch der gesamte Planet wie ein gruseliger riesiger Augapfel aussieht (die Erde befindet sich im gleichen Maßstab ganz rechts). (Bildnachweis: Benoit Gougeon/Universität Montreal)

Im Jahr 2017 wurde dieser Exoplanet als eine der vielversprechendsten Welten außerhalb des Sonnensystems identifiziert, auf denen Leben möglich ist. Jetzt ist die Wahrscheinlichkeit größer geworden, aber irgendetwas stimmt nicht .

Auf den ersten Blick sieht der Exoplanet LHS-1140b wie ein „Augapfel“ aus: Die Oberfläche des Planeten ist mit Ozeanen bedeckt, der größte Teil davon ist jedoch unter Eis verborgen. Es gibt lediglich einen flüssigen Ozean mit einem Durchmesser von etwa 4.000 Kilometern, der wie die Iris eines Auges seinen Mutterstern lange Zeit anstarrt.

„Von allen bisher bekannten gemäßigten Exoplaneten ist LHS-1140b wahrscheinlich der beste Kandidat für indirekte Hinweise auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche eines extrasolaren Körpers“, sagte Charles Cadieux, Astrophysiker an der Universität Montreal in Kanada. „Dies wäre ein wichtiger Meilenstein bei der Suche nach potenziell bewohnbaren Exoplaneten.“

Wir haben LHS-1140b vor einigen Jahren entdeckt. Sein Radius beträgt etwa das 1,73-Fache des Erdradius und seine Masse beträgt etwa das 5,6-Fache der Erde. Obwohl LHS-1140b größer als die Erde ist, kann er dennoch als terrestrischer Planet betrachtet werden. Außerdem ist er seinem Stern LHS-1140 näher als die Erde und umkreist ihn in nur 25 Tagen.

Wenn der Stern LHS-1140 unserer Sonne ähnelt, dann wäre diese Umlaufbahn zu nah für Leben. Glücklicherweise handelt es sich im Gegensatz zur Sonne um einen kühlen, lichtschwachen Roten Zwerg , sodass die Entfernung zwischen dem Stern und dem Exoplaneten gerade in der sogenannten bewohnbaren Zone liegt. Dies bedeutet, dass das Wasser auf der Oberfläche von LHS-1140b weder vollständig gefriert noch vollständig verdunstet.

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Dennoch ist es aufgrund der Nähe zu seinem Mutterstern wahrscheinlich, dass der Exoplanet gezeitengebunden ist. Das heißt, seine Rotationsperiode ist mit seiner Umlaufperiode synchronisiert, sodass er dem Stern immer mit der gleichen Seite zugewandt ist. Der Mond ist außerdem durch die Gezeiten an die Erde gebunden, sodass wir von der Erde aus nie die Rückseite des Mondes sehen können.

Dass sich ein Planet in der bewohnbaren Zone befindet, bedeutet nicht zwangsläufig, dass er die notwendigen Bedingungen für die Erhaltung von Leben bietet. Um mehr über die Chemie von LHS-1140b zu erfahren, müssen wir seine Atmosphäre untersuchen, falls es sie gibt. Genau das haben Cadieu und seine Kollegen mit dem Joint World Wide Web Telescope (JWST) getan.

Das Sternensystem ist weniger als 50 Lichtjahre entfernt, sodass wir detaillierte Informationen über Veränderungen im Sternenlicht sammeln können, wenn ein Exoplanet die Grenze zwischen Erde und Stern überschreitet. An diesem Punkt dringt ein Teil des Sternenlichts in die Atmosphäre des Planeten ein, wo Atome bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbieren oder verstärken . Solange wir also beobachten können, welche Wellenlängen des Lichts betroffen sind, können wir bestimmen, welche Art von Atomen in der Atmosphäre vorhanden sind.

Auf diese Weise konnten die Forscher vorläufig das Vorhandensein von Stickstoff feststellen , der den Hauptbestandteil der Erdatmosphäre darstellt. Wenn LHS-1140b eher ein Gasplanet ist, wie ein Mini-Neptun, sollte seine Atmosphäre reicher an Wasserstoff sein. Das Vorhandensein von Stickstoff deutet außerdem darauf hin, dass es sich um eine sekundäre Atmosphäre handelt – eine Atmosphäre, die sich erst nach der Geburt des Planeten gebildet hat und nicht gleichzeitig mit dieser.

In einer im letzten Jahr veröffentlichten Studie berechnete das Team aus Masse und Radius von LHS-1140b auch dessen Dichte, die 5,9 Gramm pro Kubikzentimeter betrug. Diese Dichte ist für einen reinen Gesteinsplaneten relativ gering und auf Grundlage der beobachteten Größendaten ist die Vermutung angemessener, dass es sich um einen Mini-Neptun oder einen Ozeanplaneten handelt. Wenn Mini-Neptune ausgeschlossen werden, bleibt nur eine Möglichkeit: ein Exoplanet, dessen gesamte Oberfläche von Ozeanen bedeckt ist.

Doch aufgrund der Gezeitenkräfte ist dieser globale Ozean möglicherweise doch nicht so global, wie Sie denken. Die dem Stern abgewandte Seite kann kalt genug sein, um zu gefrieren, und nur ein kleiner Bereich, der dem Stern zugewandt ist, kann warm genug sein, um zu schmelzen , wodurch er wie ein gruseliger, unheimlicher „Augapfel“ aussieht, der im Weltraum hängt.

Allerdings könnten die Oberflächentemperaturen in diesem Gebiet 20 Grad Celsius erreichen – warm genug für ein florierendes Meeresökosystem.

Wir wissen nicht genau, was dieser Planet eigentlich ist, aber er scheint der bisher vielversprechendste Exoplaneten-Kandidat für die Entdeckung eines außerirdischen Ökosystems zu sein. Es ist also sicher, dass in Zukunft noch mehr Wissenschaftler mit diesem (möglicherweise) seltsamen „Augapfel“ konfrontiert werden.

„Die Entdeckung gemäßigter Planeten mit erdähnlicher Atmosphäre bringt das JWST an seine Grenzen, aber es ist machbar, wir brauchen nur genügend Beobachtungszeit“, sagte René Doyon, ein Physiker an der Universität Montreal.

„Wir benötigen nun weitere Daten, um das Vorhandensein einer stickstoffreichen Atmosphäre zu bestätigen. Wir benötigen mindestens ein Jahr Beobachtungen, um zu bestätigen, ob LHS 1140b eine Atmosphäre besitzt, und wahrscheinlich weitere zwei oder drei Jahre, um das Vorhandensein von Kohlendioxid festzustellen.“

Das entsprechende Papier wurde von The Astrophysical Journal Letters angenommen und die Vorabversion wurde in der Vorabdruckbibliothek arXiv veröffentlicht (nicht von Experten begutachtet).

Verweise

[1]https://www.sciencealert.com/giant-eyeball-a-perfect-place-to-look-for-life-outside-the-solar-system

Planung und Produktion

Quelle: Global Science (id: huanqiukexue)

Von Michelle Starr

Übersetzung | Chen Zipeng

Herausgeber: Yang Yaping

Korrekturgelesen von Xu Lai und Lin Lin

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