Dienstag, 10. Mai 2011

Doch flüssiges Wasser auf Exoplanet Gliese 581d?

Künstlerische Interpretation des Systems um "Giese 581" | Copyright: NASA/Lynette Cook

Paris/ Frankreich - Im extrasolaren Planetensystem um den "Stern Gliese 581" finden sich gleich mehrere Planeten, die unter Planetenforschern als potentiell lebensfreundlich diskutiert werden - umkreisen die Planeten ihr Zentralgestirn doch in Abständen, wie sie möglicherweise gemäßigte Temperaturen und somit Wasser in flüssiger Form ermöglichen (...wir berichteten, s. Links). Während die Existenz des hoffnungsvollsten Kandidaten "Gliese 581g" weiterhin kontrovers diskutiert wird, zeigt eine neue Studie französischer Astronomen, dass die Chancen dafür, dass auf seinem Nachbarplaneten "Gliese 581d" flüssiges Wasser existieren kann, obwohl er nicht mehr innerhalb der eigentlichen lebensfreundlichen, sogenannten "habitablen Zone" liegt, gar nicht schlecht sind. Für die Forscher selbst belegen die neuen Daten, dass es sich bei "Gliese 581d" um den ersten nachgewiesenen Exoplaneten mit vergleichbarer Erdmasse innerhalb einer , wenn auch nicht klassischen, habitablen Zone handelt.


Wie die Forscher um Robin D. Wordsworth vom "Laboratoire de Météorologie Dynamique" am "Institut Pierre Simon Laplace" vorab auf "arxiv.org" berichten, erhält der Planet zwar rund 35 Prozent weniger Strahlung seines Sterns als vergleichsweise der Mars in unserem Sonnensystem, sollte also eigentlich zu kalt sein, um Wasser in flüssiger Form beherbergen zu können, dennoch zeigen neue Klimamodellberechnungen, dass unter bestimmten Voraussetzungen die hierfür notwendigen Temperaturen dennoch erreicht werden können.

Die Berechnungen haben die französischen Wissenschaftler anhand verschiedener Faktoren erstellt: Als Planetenmasse gingen sie von acht unterschiedlichen Erdmassen aus. Wegen der unbekannten der unbekannten Bahnneigung (Inklination) handelt es sich bei den von den Forschern angenommenen 60 Grad Neigung zur Sichtachse lediglich um eine wahrscheinliche Schätzung, jedoch nicht um einen sicheren Wert. Aufgrund der Tatsache, dass die große Halbachse des Orbits lediglich 0,22 Astronomische Einheiten beträgt (im Vergleich entspricht dies 22 Prozent des Erdorbits), ist es wahrscheinlich, dass "Gliese 581d" den Stern in gebundener Rotation umläuft, diesem also so wie der Mond der Erde, immer die gleiche Seite zeigt.

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Für die Möglichkeit von flüssigem Wasser spielt besonders die Zusammensetzung des Planeten und einer potentiell vorhandenen Atmosphäre eine Rolle. In ihren Berechnungen diskutieren die Forscher vornehmlich zwei Modelle: Zum einen, einen erdartigen Felsplaneten mit einem Durchmesser von 1,8 Erddurchmessern und zum anderen eine sogenannte Wasserwelt, also einen gänzlich von Wasser bzw. einem Wassereispanzer überzogenen Planeten mit einer geringeren Dichte jedoch 2,3 Erddurchmessern.

Vom jeweiligen Durchmesser hängt zunächst die Gravitation an der Oberfläche des Planeten ab und in deren Folge die Höhe des atmosphärischen Drucks. Die Atmosphären wurden jeweils mit Druckverhältnissen von 5, 10, 20 und 30 bar und anhand von einer reinen Wasser/Kohlenstoffdioxid-Zusammensetzung simuliert. Das Vorhandensein weiterer Treibhausgase spielt für den Nachweis flüssigen Wassers keine Rolle, da diese die Oberflächentemperaturen auf dem Planeten - und somit die Wahrscheinlichkeit für flüssiges Wasser - nur noch erhöhen und nicht absenken würden.

Schon 10 bar Atmosphärendruck bei den simulierten Felsplaneten würden demnach genügen, um die Temperaturen über Null ansteigen zu lassen. 20 bar würden dies dann auch bei einer Wasserwelt erreichen.

Je nachdem, wie groß "Gliese 581d" tatsächlich ist, würden diese Druckverhältnisse auf der Erde einem Druck zwischen vier und sechs bar entsprechen. Der Umstand, dass auf der nahezu erdgroßen Venus ein Kohlenstoffdioxid-Partialdruck von fast 90 bar erreicht wird, belegt, dass die errechneten Werte also durchaus im Bereich des Möglichen liegen. Lediglich eine Atmosphärenzusammensetzung aus Wasserstoff und Helium, wie sie etwa auf den Sonnen-Planeten Neptun und Uranus zu finden sind, würde flüssiges Wasser nahezu ausschließen.

Weiterhin unklar sind jedoch noch die Auswirkungen des Verhaltens des Zentralgestirns "Gliese 581". Hierbei handelt e sich um einen sogenannten "Roten Zwerg" (M-Stern), wie sie zu starken und zahlreichen Eruptionen und damit einhergehenden Strahlungsausbrüchen neigen (...wir berichteten).

Mit derzeitiger Beobachtungstechnologie sind viele offene Fragen noch nicht zu beantworten. Erst Teleskope der nächsten Generation können, gerade auch wegen der geringen Entfernung zum Sonnensystems von gerade einmal rund 20 Lichtjahren, wahrscheinlich schon bald weitere Informationen über das "Gliese 581"-System und seine Planeten liefern.

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