Es gibt so viele Supererden im riesigen Universum. Welches wird unser zweites Zuhause?

Wie groß muss eine Supererde sein, um bewohnbar zu bleiben?

Die Skizze eines Künstlers einer Supererde. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Unter den Tausenden bisher entdeckten Exoplaneten sind „Supererden“ am häufigsten. Diese Planeten sind größer als die Erde und kleiner als Neptun und einige befinden sich in der bewohnbaren Zone ihrer Muttersterne. Dies lässt darauf schließen, dass einige Bedingungen auf diesen Planeten die Existenz von flüssigem Wasser auf ihrer Oberfläche begünstigen könnten.

Aber herrschen auf diesen riesigen Gesteinsplaneten die Voraussetzungen, um Leben zu ermöglichen? Oder würde Leben nur auf kleineren Planeten wie der Erde entstehen? Natürlich müssen wir uns letztlich auf zukünftige Beobachtungen verlassen, um eine endgültige Antwort zu erhalten, aber bis dahin bietet uns diese Frage eine perfekte Gelegenheit – eine Chance, unser Verständnis davon zu erforschen und zu erweitern, wo Leben eine Heimat finden könnte.

Bewohnbarkeit definieren Was ist Bewohnbarkeit?

Zunächst müssen wir uns darüber im Klaren sein, was wir mit „bewohnbar“ meinen, denn einige der wilden Welten in unserem Sonnensystem liegen weit jenseits dessen, was wir als normal betrachten. Schließlich gibt es keinen anderen bekannten Planeten, der der Erde gleicht.

Andere kleine, felsige Welten in unserem Sonnensystem sind entweder öde Einöden (wie Merkur und Mars) oder alptraumhafte Höllenlandschaften (wie die Venus). Gasriesen mit dicker, dichter Atmosphäre werden nicht berücksichtigt. Allerdings speichern einige ihrer Eismonde unter ihrer harten Schale große Mengen flüssigen Wassers, so dass es sich hier möglicherweise um weitere Orte im Sonnensystem handelt, die Lebensraum bieten könnten. Aber vorerst beschränken wir unsere Diskussion auf Planeten, die der Erde ähnlich sehen.

Das bedeutet, dass wir bei der Untersuchung von Supererden Planeten finden müssen, die unserem Planeten sehr ähnlich sehen, sich so verhalten (und vorzugsweise auch riechen). Dazu gehört die Lage in der bewohnbaren Zone des Sterns, die dafür sorgt, dass die Temperatur auf dem Planeten genau richtig ist und die Atmosphäre des Planeten weder zu dünn noch zu dick ist. Auf der Oberfläche eines solchen Planeten müsste außerdem flüssiges Wasser vorhanden sein, anstatt unter einer gefrorenen Kruste eingeschlossen zu sein oder zu Wasserdampf zu sieden. Und schließlich müssen sie über ein Magnetfeld verfügen, das ihre Atmosphäre und ihr flüssiges Wasser vor der Erosion durch die unerbittlichen Sonnenstürme schützt.

Natürlich sind noch viele weitere Voraussetzungen erforderlich, um einen Ort wirklich lebenswert zu machen. Ohne diese Grundbedingungen wäre es jedoch im Grunde unmöglich, dass irgendetwas auf dieser fremden Welt überlebt. Daher ist es eine gute Entscheidung, sich zunächst mit diesen Grundbedingungen auseinanderzusetzen.

Die richtige Planetengröße auswählen Wie groß ist der Planet?

Astronomen klassifizieren im Allgemeinen jeden Planeten, der zwischen der gleichen Größe wie die Erde und dem Zehnfachen der Erde liegt, als Supererde. Sie neigen dazu, Planeten, die größer als die oben genannten Standards sind, als Mini-Neptune zu bezeichnen, aber diese allzu klare Grenze verschleiert tatsächlich viele wichtige Details für die Beurteilung der Bewohnbarkeit.

Offensichtlich ist es wahrscheinlicher, dass Planeten, die näher an der Größe der Erde liegen, bewohnbar sind, da wir davon ausgehen, dass solche Planeten der Erde sehr ähnlich sind. Wäre der Planet ähnlich groß wie Neptun, wäre er möglicherweise kein Ort, an dem Leben eine Heimat finden könnte. Dies liegt daran, dass Neptun gemäß der obigen Definition insgesamt nicht sehr bewohnbar ist.

Mit zunehmender Masse eines Planeten ist sein Kern aufgrund der Schwerkraft besser in der Lage, eine dichte Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Schließlich hätte dieser Planet eine so dichte Atmosphäre, dass die Bezeichnung „Gasriese“ eine bessere wäre als die Bezeichnung „Gesteinsplanet“. Leider gibt es keine klare Grenze zwischen diesen beiden Extremen, und die Existenz von Supererden verbindet die beiden Extreme miteinander.

Daher ist auch die Rotationsbahn des Planeten sehr wichtig. Wenn ein Planet seinem Mutterstern zu nahe kommt, wird er versengt, unabhängig davon, wie groß oder klein der Planet ist. Nehmen Sie als Beispiel Xuanyuan Zeng 19. Es handelt sich um eine felsige Supererde, die 55 Lichtjahre entfernt liegt und achtmal massereicher ist als die Erde. Doch weil er seinem Mutterstern so nahe ist, ist er bloß eine geschmolzene Magmakugel.

Der Planet TOI 270c ist kleiner und hat etwa siebenmal mehr Masse als die Erde. Allerdings ist er so weit von seinem Mutterstern entfernt, dass er fast ausschließlich aus Gas besteht. Dadurch ähnelt er eher einem Mini-Neptun als einer Supererde.

Die Anwärter Der Champion des Wettbewerbs „Bewohnbarster Planet“?

Letztendlich müsste eine bewohnbare Supererde genau die richtige Dichte haben, denn das bedeutet, dass sie weder zu viel Gestein noch zu viel Gas enthält. Trotzdem handelt es sich lediglich um eine Vermutung, denn schließlich wissen Astronomen sehr wenig über bestimmte Exoplaneten.

Nehmen Sie zum Beispiel Gliese 581c. Es ist nur etwa zwanzig Lichtjahre von uns entfernt. Der Exoplanet hat etwa die 5,5-fache Masse der Erde und liegt innerhalb der bewohnbaren Zone des Planeten. Da die Astronomen jedoch nur seine Masse, nicht aber seinen Radius kennen, können sie die Dichte des Planeten nicht bestimmen. Bei dieser Umlaufbahn und Masse könnte der Planet eine typische Gesteinswelt sein oder vollständig aus massivem Eisen bestehen. Oder es könnte ein winziger Gasplanet sein, vielleicht sogar aus Diamant.

Das Magnetfeld eines Exoplaneten kann nur durch Beobachtung bestimmt werden. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Planeten, die größer als die Erde sind, wahrscheinlich über ein starkes Magnetfeld verfügen. Allerdings lässt sich dieses Feld nicht bestimmen. Beispielsweise sind Venus und Erde etwa gleich groß, aber nur die Erde hat ein starkes Magnetfeld.

Wir verstehen die bewohnbaren Zonen fremder Planeten nicht.

Der wahrscheinlichste Kandidat für eine bewohnbare Supererde ist vielleicht LHS 1140b, ein 49 Lichtjahre entfernter Planet. Er ist etwa 1,6-mal breiter als die Erde, wiegt aber 6,48-mal so viel. Er umkreist seinen Mutterstern in sehr geringer Entfernung und vollendet eine Umlaufbahn sogar in nur 25 Tagen. Da es sich bei dem Stern jedoch um einen Roten Riesen handelt, befindet sich der Planet immer noch innerhalb der bewohnbaren Zone seines Muttersterns.

Atmosphärenmodelle von LHS 1140b stützen die Möglichkeit, dass der Planet eine dichte Atmosphäre besitzt, die einen mit flüssigem Wasser gefüllten Ozean umgibt. Aber vielleicht werden uns nur detaillierte Beobachtungen, beispielsweise mit dem James-Webb-Teleskop, sagen können, ob der Planet wirklich bewohnbar ist. Bislang war dieser Planet der größte, der möglicherweise Leben beherbergen konnte.

VON: Paul Sutter

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