Das James-Webb-Weltraumteleskop hat kristallines Wassereis in der Trümmerscheibe eines jungen Sterns entdeckt, der unserer Sonne ähnelt. Diese „schmutzigen Schneebälle“ liefern neue Hinweise darauf, wie sich Planeten in anderen Systemen bilden könnten – und wie Wasser auf erdähnliche Planeten gelangt sein könnte.
Inhaltsverzeichnis
- Ein Blick in die Kinderstube eines Planetensystems
- Webb liefert eindeutige Spektraldaten
- Die Trümmerscheibe als Eisquelle
- HD 181327: Ein junger Verwandter unserer Sonne
- Warum das gefrorene Wasser so bedeutsam ist
- Verteilung des Eises im System
- Vom Staubkorn zum Planeten
- Ein Blick zurück – und nach vorn
- Webb: Der neue Blick ins All
Ein Blick in die Kinderstube eines Planetensystems
Wassereis ist in unserem Sonnensystem gut bekannt: Es bedeckt Monde, versteckt sich auf Kometen und bildet Strukturen im Kuipergürtel. Doch wie sieht es in anderen Sternsystemen aus? Eine neue Entdeckung des James-Webb-Weltraumteleskops liefert nun eine eindeutige Antwort. Forschende haben kristallines Wassereis in der Trümmerscheibe um den Stern HD 181327 nachgewiesen – rund 155 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Es ist das erste Mal, dass festes Wasser in einem solch entfernten System zweifelsfrei nachgewiesen werden konnte.
Webb liefert eindeutige Spektraldaten
Ermöglicht wurde die Entdeckung durch den hochauflösenden Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) an Bord von Webb. Das Instrument analysierte das von der Trümmerscheibe reflektierte Licht und fand darin die charakteristischen Signaturen von kristallinem Wassereis – Eis mit geordneter Struktur, wie man es auch in den Saturnringen oder im äußeren Kuipergürtel findet.
„Webb hat eindeutig nicht nur Wassereis entdeckt, sondern kristallines Wassereis“, erklärt Chen Xie, Hauptautor der aktuellen Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Johns Hopkins University.
Die Trümmerscheibe als Eisquelle
Der entdeckte Wassereisvorrat befindet sich in einer ringförmigen Struktur um den jungen Stern. Diese Trümmerscheibe ähnelt in vielerlei Hinsicht dem Kuipergürtel unseres Sonnensystems: Ein Reservoir aus Eis-, Staub- und Gesteinspartikeln, in dem es regelmäßig zu Zusammenstößen kommt. Solche Kollisionen setzen neue Staubpartikel frei – eine Mischung aus feinen Eisfragmenten und festen Partikeln, die Forschende als „schmutzige Schneebälle“ bezeichnen.
HD 181327: Ein junger Verwandter unserer Sonne
Der Stern HD 181327 ist mit einem Alter von rund 23 Millionen Jahren noch jung, zumindest im Vergleich zur Sonne, die etwa 4,6 Milliarden Jahre alt ist. HD 181327 besitzt eine etwas höhere Masse und ist heißer als unser Zentralgestirn – Eigenschaften, die sich auf die Ausdehnung und Dynamik der Trümmerscheibe auswirken.
Schon 2008 hatte das Spitzer-Weltraumteleskop erste Hinweise auf Wassereis bei diesem Stern geliefert. Webb konnte diese Vermutungen nun mit hoher Präzision bestätigen.
Warum das gefrorene Wasser so bedeutsam ist
Wassereis spielt in der Planetenentstehung eine wichtige Rolle. Es kann nicht nur zur Bildung von Gas- und Eisriesen beitragen, sondern auch als Trägermedium für flüchtige Stoffe wie Wasser auf Gesteinsplaneten dienen. Denkbar ist, dass sich über Millionen von Jahren aus dieser eisigen Umgebung Planeten formen – möglicherweise sogar solche mit wasserführenden Oberflächen.
„Das Vorhandensein von Wassereis begünstigt die Planetenentstehung“, so Xie. Die Beobachtungen helfen dabei, besser zu verstehen, wie sich Planetensysteme mit potenziell bewohnbaren Welten entwickeln.
Verteilung des Eises im System
Die Verteilung des gefrorenen Wassers in der Trümmerscheibe ist nicht gleichmäßig. Der höchste Anteil – über 20 % – wurde im äußeren Bereich gemessen, wo es kälter ist. In der mittleren Zone liegt der Anteil bei rund 8 %. Webb konnte in unmittelbarer Nähe des Sterns kaum Wassereis nachweisen.
Ein möglicher Grund: Die dort intensivere Strahlung lässt Eispartikel schnell verdampfen. Außerdem könnten größere Körper das Eis in ihrem Inneren speichern, was für Webb schwer nachweisbar ist.
Vom Staubkorn zum Planeten
Im Verlauf der nächsten Millionen Jahre könnten sich aus den umherschwirrenden Partikeln größere Himmelskörper formen. Das Material in der Trümmerscheibe dient als „Baustofflager“ für neue Planeten. Kollidierende Brocken setzen Staub und Eis frei, die sich wiederum in dichten Zonen verdichten – der Anfang eines Planeten entsteht.
Die Trümmerscheibe enthält also nicht nur Hinweise auf frühere Kollisionen, sondern auch auf potenzielle zukünftige Entwicklungen. In gewisser Weise schauen wir mit Webb in die frühe Phase eines Sonnensystems.
Ein Blick zurück – und nach vorn
Die Ergebnisse erinnern stark an Beobachtungen aus unserem eigenen Sonnensystem. „Diese Daten ähneln den aktuellen Beobachtungen von Objekten im Kuipergürtel“, so Christine Chen vom Space Telescope Science Institute. Sie ergänzt: „Als ich vor 25 Jahren Doktorandin war, sagte mir mein Betreuer, dass es in Trümmerringen Eis geben müsste. Aber vor Webb hatten wir keine Instrumente, die empfindlich genug waren, um das auch zu sehen.“
Dank der neuen Daten können Forschende jetzt untersuchen, wie universell diese Prozesse sind – und ob es in anderen Sternsystemen ebenfalls zur Entstehung wasserreicher Planeten kommen kann.
Webb: Der neue Blick ins All
Das James-Webb-Weltraumteleskop wurde von NASA, ESA und der kanadischen Raumfahrtbehörde entwickelt, um bislang unerreichte Einblicke in den Kosmos zu ermöglichen. Sein Fokus liegt unter anderem auf der Untersuchung von Exoplaneten, Sternentstehung und den frühesten Galaxien. Dank der empfindlichen Infrarot-Instrumente kann Webb selbst schwache Signale aus weit entfernten Regionen erkennen – wie das kristalline Wassereis um HD 181327.
Die aktuelle Studie „Water ice in the debris disk around HD 181327“ wurde am 14. Mai 2025 in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Die Beobachtungen könnten nun der Startschuss für eine neue Ära der Planetenforschung sein – bei der Wasser als zentraler Baustein erneut im Fokus steht.
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