Völlig anders als die Erde: Forscher entdecken neue bewohnbare Planeten-Art

Manchmal hilft es, die Was-wäre-wenn-Frage zu stellen. Zum Beispiel: Was wäre, wenn ein Planet gar nicht so sein muss wie die Erde, um bewohnbar zu sein? Tatsächlich haben Astronominnen und Astronomen meist erdähnliche Planeten im Visier, wenn es um potenziell denkbares außerirdisches Leben geht. Doch es könnte auch völlig anders sein, wie Forschende der britischen Elite-Uni Cambridge um den Astronomen Nikku Madhusudan nun in einem Aufsatz berichten.

Die Erde gilt als eine Sonderfall. Die Tatsache, dass sie bewohnbar ist, ist Folge einer Verkettung glücklicher Umstände. So ist die Position im Sonnensystem gerade richtig und ebenso ihre Größe und die Geschwindigkeit, mit der sich unser Planet um die Sonne und sich selbst dreht. Die Erde liegt in einer sogenannten habitablen Zone. Diese ist zum Beispiel so definiert, dass Planeten innerhalb dieser Zone genügend Sonnen-Einstrahlung abbekommen: Die sorgt für milde Temperaturen und flüssiges Wasser, das als eine Grundvoraussetzung für Leben gilt. Ist der Sonnenwind allerdings zu stark, kann der Planet seine Atmosphäre verlieren. Und ist ein Planet massearm, verliert er seine Atmosphäre ebenfalls oft schon in der der Frühphase seiner Entwicklung.

Planet in fernem Sonnensystem könnte doch bewohnbar sein

Bislang war man davon ausgegangen, dass Exoplaneten, deren Größe sich zwischen der unserer Erde und dem Planeten Neptun bewegt, nicht bewohnbar sind. Tatsächlich gibt es vieler solcher Planeten: Verblüffenderweise haben viele Sternensysteme mindestens einen Planeten, der größer als die Erde,  aber kleiner als Neptun ist. In unserem Sonnensystem gibt es das nicht: Alle Planeten sind entweder kleiner als die Erde oder aber größer als Neptun. Bei solchen sogenannten „Mini-Neptunen“ und „Super-Erden“ nahm man bislang an, dass ihre Atmosphäre zu heiß und der Luftdruck viel zu groß ist.

Neu entdeckter Exoplanet ist nur 11 Lichtjahre entfernt

Das Cambridge-Team um Nikku Madhusudhan hat diese Annahme nun offenbar widerlegen können. Laut einer Studie, die die Forschenden im „Astrophysical Journal“ veröffentlicht haben, könnte der Mini-Neptun K2-18b, der 124 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, bewohnbar sein. Diese neue Klasse von Planeten tauften die Wissenschaftler hyzeanische – ein Mischwort aus hydrogen für Wasserstoff und ozeanisch. Denn die Planeten verfügen über eine wasserstoffreiche Atmosphäre und eine mit großen Ozeanen bedeckte Oberfläche.

Hyzeanische Planeten sind von Ozeanen bedeckt

Solche hyzeanischen Planeten können bis zu 2,6 Mal so groß wie die Erde sein. Die Astronomen haben berechnet, dass die Temperaturen auf den Exoplaneten zwischen minus 33 und plus 150 Grad potenziell lebensfreundlich sein können.

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Ein hyzeanischer Planet besteht demnach aus einem Eisenkern, der etwa 10% der Masse ausmacht und einem Gesteinsmantel. Eine Wasserschicht auf der Oberfläche macht einen großen Teil der Masse aus, die Atmosphäre wiederum ist sehr wasserstoffreich.

Marine Organismen können auch bei hohem Druck gut leben

Von der Erde wissen wir, dass marine Organismen auch unter extremen Bedingungen wie hohem Druck, oder großer Hitze sehr gut leben können. „Hyzeanische Planeten eröffnen uns ganz neue Möglichkeiten bei der Suche nach Leben da draußen“, so Nikku Madhusudhan. Denn die Entdeckung dehnt die habitable Zone deutlich aus und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass auf fremden Planeten Leben existiert. Mini-Neptune sind unter den entdeckten Exoplaneten tatsächlich in der Mehrzahl. Bisher hatte man sich aber eher auf die erdähnlichen Exoplaneten fokussiert. „Wir denken, dass die hyzeanischen Planeten nun eine bessere Chance bieten, Spuren von Biosignaturen zu finden.“

Bald könnte es spannende Antworten geben, ob Leben auf diesen Planeten möglich ist. Denn die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen die hyzeanischen Exoplaneten mit dem James Webb Space Telescope (JWST) untersuchen. Das zehn Milliarden Dollar teure JWST-Projekt der amerikanischen und kanadischen Weltraumagenturen Nasa sowie der Esa war mehrfach verschoben worden. Im Herbst aber soll das Teleskop an Bord einer Ariane-Trägerrakete starten. Das James-Webb-Weltraumteleskop ist gewissermaßen ein Super-Hubble-Teleskop: Das seit mehr als drei Jahrzehnten eingesetzte Hubble-Teleskop befindet sich in 500 Kilometern über der Erde. Das James Webb Space Telescope indes wird in einer unglaublichen Entfernung von 1,5 Millionen Kilometern operieren. Das JWST kombiniert Kameras und Spektrographen und soll völlig neue Blicke aufs Universum ermöglichen.

Die Ausmaße des Teleskops sind gewaltig: Es verfügt über einen Tennisplatz-großen Sonnenschutz, der Spiegel misst 6,50 Meter. Rund 130 Einzelmechanismen sind nötig, damit sich das Konstrukt im All entfalten kann. Die Instrumente, die Funktionsweisen von Kamera und Spektograph verbinden, sind so empfindlich, dass eine brennende Kerze auf einem Jupitermond damit nachgewiesen werden könnten.

James-Webb-Teleskop soll helfen, Planeten auf Biomarker zu untersuchen

Die hyzeanischen Exoplaneten, die die Cambridge-Forschenden untersuchen wollen, sind etwa 35 bis 150 Lichtjahre entfernt. Der Mini-Neptun K2-18b soll mit dem neuen Teleskop auf mögliche Biomarker untersucht werden. „Falls wir dort eine Biosignatur finden sollten, würde das unser Verständnis von Leben im Universum völlig verändern“, so Nikku Madhusudhan.