Donnerstag, 8. Januar 2015

Auch auf wässrigen Super-Erden könnten sich Ozeane dauerhaft halten


Künstlerische Darstellung einer Meeresoberfläche auf einer Super-Erde. | Copyright: David A. Aguilar (CfA)

Cambridge (USA) - Damit sich Leben - zumindest wie wir es von der Erde kennen - erhalten und entwickeln kann, braucht es langlebige Gewässer und Ozeane. Geologische Funde sprechen dafür, dass die irdischen Ozeane schon sehr früh nach der Entstehung unseres Planeten entstanden. Ob dies jedoch auch auf sogenannten Super-Erden - Felsplaneten also von der bis zur maximal 15-fachen Erdmasse - der Fall sein könnte, wurde unter Planetenforschern bislang kontrovers diskutiert. Eine neue Studie belegt nun, dass Ozeane, so sie auf einer Super-Erde entstehen, auch hier mehre Milliarden Jahre lang existieren könnten.

Wie das Team um Laura Schaefer und Dimitar Sasselov vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) aktuell auf dem Jahrestreffen der American Astronomical Society (AAS) berichtete, sei die Erdoberfläche zwar zu 70 Prozent von Wasser bedeckt, doch mache Wasser insgesamt nur einen kleinen Bruchteil der Planetenmasse aus: "Die Erde besteht größtenteils aus Gestein und Eisen. Nur etwa eine Zehntel eines Prozents davon ist Wasser. Die Ozeane der Erde gleichen einem sehr dünnen Film, wie Beschlag auf einem Badezimmerspiegel."


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Allerdings existiert das Erdwasser nicht nur auf der Oberfläche unseres Planeten. Erst kürzlich konnten Studie nachweisen, dass die Menge mehrerer Ozeane im Innern des Erdmantels gebunden ist (...wir berichteten). Dieses Wasser ging der Oberfläche wahrscheinlich durch Plattentektonik in Erdinnere verloren. In Folge dieser Prozesse wären die irdischen Ozeane schon längst verschwunden, wenn das Wasser nicht durch Prozesse wie Vulkane (hauptsächlich entlang des mittelozeanischen Rückens) und durch geologische Recyclingprozesse wieder in die Meere eingebracht werden (...wir berichteten).

Dieses bekannte Diagramm zur Plattentektonik zeigt die Erdmantelzirkulation, die durch den mittelozeanischen Rücken stets neues Gestein in die Erdkruste liefert. Laut den neusten Erkenntnissen könnte auf ähnliche Weise auch Wasser aus dem Mantel in die irdischen Ozeane transportiert werden. | Copyright: Byrd Polar and Climate Research Center

Anhand von Computersimulationen haben die Forscher um Schaefer und Sasselov untersucht, ob derartige Recyclingprozesse auch auf Super-Erden von der bis zu 5-fachen Erdenmasse stattfinden könnten. Hinzu untersuchten die Wissenschaftler die Frage, wie lange es nach dem Abkühlen entsprechender Planetenkrusten dauert, bis sich Ozeane bilden


Das Ergebnis dieser Analysen zeigt, dass Planeten von der zwei- bis vierfachen Masse der Erde sogar besser als die Erde dazu geeignet sind, Ozeane nicht nur zu bilden sondern diese auch zu erhalten. "Die Ozeane dieser Super-Erden würden mindestens 10 Milliarden Jahre andauern."


Der größte Planet, den die Forscher untersuchten bzw. simulierten, besaß die 5-fache Masse der Erde. "Die dortigen Ozeane entwickelten sich aufgrund einer dickeren Planetenkruste und Lithosphäre, die vulkanische Ausgasungen verzögert haben, erst nach einer Milliarde Jahren.


"Diese Erkenntnisse legen nahe, dass wenn man nach Leben sucht, man ältere Super-Erden ins Visier nehmen sollte", so Schaefer abschließend. Ihr Kollege Sasselov fügt hinzu: "Es dauert eine ganze Weile, bis jene für das Leben notwendigen chemischen Prozesse im globalen Maßstab entstehen und bis das Leben selbst die Atmosphäre eines Planeten verändert. Es dauert also auch eine ganze Weile, bis solches Leben überhaupt gefunden werden kann." Wer also komplexes außerirdisches Leben nicht nur sucht, sondern auch finden will, sollte entsprechende Planeten ins Auge fassen, die bereits etwa fünf Milliarden Jahre alt sind.


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