Dienstag, 22. April 2014

Wechselnde Achsenneigung durch stark gegeneinander geneigte Umlaufbahnebenen von Planeten nicht zwangsläufig lebensfeindlich


Künstlerische Darstellung eines Planetensystems mit voneinander abweichend geneigten Umlaufbahnebenen (Illu.). | Copyright: NASA/GSFC

Washington (USA) - Gingen bislang viele Astrophysiker und Astrobiologen davon aus, dass Planeten mit einer immer wieder zur Ebene ihres Sterns variierend geneigten Umlaufbahn - und damit einhergehend schwankenden Planetenachsen - die Entstehung von Leben verhindern, zeigt eine neue Studie nun, dass genau dieses Merkmal in einigen Fällen sogar dazu beitragen kann, lebensfreundliche Bedingungen auf diesen Planeten zu erzeugen. Zugleich widerspricht die neue Erkenntnis der bislang von vielen Astronomen vertretenen Vorstellung von der Notwendigkeit eines die Planetenachse stabilisierenden großen Mondes. Auch weitet sie die Grenzen der klassischen habitablen Zone in entsprechenden Planetensystemen um bis zu 20 Prozent aus und erhöht damit einmal mehr die Wahrscheinlichkeit für außerirdisches Leben.

Wie Forscher um John Armstrong von der Weber State University, Rory Barnes von der University of Washington und Shawn Domagal-Goldman vom Goddard Space Flight Center der NASA aktuell im Fachjournal "Astrobiology" (DOI: 10.1089/ast.2013.1129) berichten, führt die Verschiebung der Neigung der Umlaufbahnebene dieser Planeten, wie die durch die Schwerkraftinteraktion mit anderen Planeten zustande kommen kann dazu, dass diese Planeten einem geringeren Risiko unterworfen sind, im Laufe ihrer Entwicklung zu einem sogenannten Schneeball-Planeten zu werden - also gänzlich einzufrieren. Der Grund hierfür liegt in dem Umstand, das die wechselnde Bahnneigung die Wärme des Zentralgestirns immer wieder gleichmäßig über den gesamten Planeten hinweg verteilt.


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Dieser Vorgang, so schränkt die Studie allerdings bedingt ein, funktioniert jedoch nur am äußeren Rand der sogenannten habitablen Zone um einen Stern. (Die auch als "grüne oder lebensfreundliche Zone" bezeichnete Region bezeichnet jene Abstandregion um einen Stern, innerhalb derer ein Felsplanet diesen umkreisen muss, damit aufgrund milder Temperaturen Wasser in flüssiger Form - und damit die Grundlage zumindest des bekannten irdischen Lebens - auf seiner Oberfläche existieren kann.) Befindet sich ein Planet außerhalb dieser Zone, so kann er sich aus der eisigen Umklammerung des sogenannten "Schneeball-Zustandes", also des globalen Einfrierens nicht mehr befreien und die Entstehung und Entwicklung von Leben in der Form, wie wir es von der Erde kennen, ist nicht mehr möglich.

Zugleich dehnt dieser Effekt nun aber in jenen Systemen, die derartige Planeten aufweisen, die Grenzen der lebensfreundlichen Zone um 10 bis 20 Prozent aus und erhöht damit die Anzahl potentiell lebensfreundlicher Planeten dramatisch.


Der Grund, weshalb ein Planet mit einer derart schwankenden Bahnneigung potentiell lebensfreundlich wird ist der, dass seine Pole immer wieder in Richtung ihres Muttersterns weisen, wodurch die für gewöhnlich eisigen Polkappen schmelzen. "Ohne diese 'Heimstätte' für Eis, ist das globale Zufrieren eines Planeten sehr viel schwieriger", erläutert Barnes. Die schnelle Neigung eines solchen Exoplaneten erhöht damit die Wahrscheinlichkeit, dass es auf dessen Oberfläche flüssiges Wasser geben könnte."


Zwar teilt sich unsere Erde mit ihren Nachbarplaneten mehr oder weniger einige gemeinsame Umlaufbahnebene um die Sonne, doch gebe es auch Beweise für Planetensysteme, in denen die Umlaufbahnebenen der Planeten deutlich voneinander abweichen. "Auf diese Weise kommt es dann während der Umläufe dieser Planeten immer wieder dazu, dass diese Planeten von oben und unten aneinander ziehen (s.Abb.) und sich so die Ausrichtung ihrer Pole im Vergleich zu ihrem Zentralgestirn stark verändert", erläutert Barnes.


Die Erkenntnis der aktuellen Studie widerspricht zugleich der bislang von vielen Astrobiologen vertretenen Ansicht, dass ein Planet die achsenstabilisierende Anwesenheit eines großen Mondes (wie unsere Erde) benötigt, damit Leben entstehen und sich entwickeln kann.


"Unser Ergebnis zeigt, dass Planeten nicht unbedingt eine stabile Achsenneigung haben müssen, um lebensfreundlich zu sein", erläutert Barnes. "Ohne unseren Erdmond, würde die Ausrichtung der Erdachse von derzeit relativ stabilen 23,5 Grad um etwa 10 Grad größer sein." Zwar würde das Klima stark fluktuieren, dennoch wäre Leben weiterhin möglich. "Unsere Studie zeigt sogar, dass ein großer Mond die Entstehung von Leben sogar behindern würde - zumindest in den beschriebenen Systemen an äußeren Rande der habitablen Zone."


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Quelle: washington.edu
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