Donnerstag, 9. Januar 2014

Kontinente und Ozeane möglich: Super-Erden könnten erdähnlicher sein als bislang angenommen


Künstlerische Darstellung einer fernen sog. Super-Erde (Illu.). | Copyright: NASA Ames/JPL-Caltech

Evanston (USA) - Überdimensionale erdartige Planeten, sogenannte Super-Erden, sind in unserer Galaxie vergleichsweise häufig. Bislang vermuteten jedoch viele Planetenwissenschaftler, dass solche Planeten nur selten bis gar nicht lebensfreundliche Bedingungen aufrecht erhalten könnten. Eine aktuelle Studie von US-Forschern zeigt nun jedoch, dass die Wahrscheinlichkeit erdähnlicher Oberflächen und Klimata auf diesen Super-Erden deutlich größer ist als bislang vermutet.

Wie Nicolas B. Cowan vom Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) an der Nordthwestern University und Dorian Abbot von der University of Chicago auf dem Jahrestreffen der American Astronomical Society (AAS) berichteten, widerspreche ihr neues Modell den bisherigen Annahmen über die Eigenschaften der gewaltigen Gesteinsplaneten.


Während das bisherige Modell davon ausgeht, dass Super-Erden entweder vollkommen trocken oder gänzlich von Wasser bedeckt sind, gehen Cowan und Abbot davon aus, dass - unabhängig von der Planetenmasse - Super-Erden den Großteil ihres Wassers im Mantel speichern und dadurch sowohl Ozeane als auch Kontinente aufweisen - wodurch also auch auf diesen Planeten stabile Klimata entstehen könnten.


"Wir haben uns der Frage angenommen, ob Super-Erde völlig trocken oder vollständig mit Wasser bedeckt sind, hierzu die bekannten Gesetze der Geophysik und Astronomie angewandt und Super-Erden wie die Erde behandelt", so Cowan.


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Die Forscher widersprechen in ihrer Studie der bisherigen Vorstellung über Super-Erden und verweisen auf den Umstand, dass erdartige Planeten bedeutende Wassermassen im Planeteninnern speichern können. "Wir vermuten, dass Super-Erde wahrscheinlich vergleichsweise flache Ozeane in flachen Ozeanbecken haben."


Durch Plattentektonik - so vorhanden - komme es auch auf Super-Erden zu einem ständigen Austausch zwischen den Ozeanen und dem felsigen Mantel, erläutern Cowan und Abbot auch in einem zukünftigen Fachartikel im "Astrophysical Journal". Die Wassergrenze zwischen Ozean und Mantel werde auch hier vom Druck auf den Meeresboden kontrolliert, der wiederum proportional abhängig von der Schwerkraft des Planeten sei.


Da aufgrund der enormen Größe der Super-Erden auch deren Schwerkraft und somit der Druck am Meeresboden entsprechend ansteige, könne eine Super-Erde rund 80 mal mehr Wasser beherbergen und dennoch eine erdähnliche Oberfläche aufweisen: "Auf diesen gewaltigen Planeten herrscht ein enormer Druck auf die Meeresböden, wodurch Wasser in den Mantel gepresst wird", so Cowan.


Allerdings bedürfe es nicht sehr viel, um einen Planeten zu einer einzigen Wasserwelt werden zu lassen: "Wenn Wasser auf der Erde nur ein Prozent der gesamten Planetenmasse ausmachen würde, würden wir alle ertrinken und die Oberfläche unseres Planeten wäre mit einem einzigen gewaltigen Ozean bedeckt.


Die Möglichkeit, dass auch Super-Erden freiliegende Kontinente aufweisen können, ist für die Entstehung eines stabilen planetaren Klimas und damit auch für die Entstehung und Entwicklung von Leben von großer Bedeutung: "Auf reinen Wasserwelten ist beispielsweise der Kohlenstoffaustausch, wie er auf der Erde u.a. durch die unterschiedlichen Oberflächentemperaturen angetrieben wird, wahrscheinlich nicht möglich. Vor diesem Hintergrund ist es wahrscheinlich, dass solche Wasserwelten deutlich kleinere lebensfreundliche Zonen besitzen", so Abbot.


"Dadurch, dass wir nun zeigen können, dass die Wahrscheinlichkeit für freiliegenden Kontinente auf Super-Erden etwa 80 mal größer ist als bislang angenommen, steigert sich auch die Wahrscheinlichkeit dafür, dass auf diesen Welten ein erdähnliches und somit selbst für Menschen lebensfreundliches Klima existieren kann."


Zugleich gestehen die beiden Wissenschaftler aber auch ein, dass es in ihrem neuen Modell auch zwei große Unsicherheiten gebe: Zum einen konnte bislang noch nicht nachgewiesen werden, dass es auf Super-Erde überhaupt zu Plattentektonik kommt. Zum anderen sind die tatsächlich auf diesen Welten vorhandenen Wassermengen gänzlich unbekannt: "Dies sind zwei Faktoren, die wir noch besser verstehen müssen, um unser Modell verbessern zu können", so Cowan abschließend. "Unser Modell ist sozusagen ein erster Schuss aus der Hüfte. Aber es ist ein wichtiger Schritt hin zu einem besseren Verständnis darüber, was Super-Erden sind."


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Quelle: northwestern.edu
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