Wasserdampf in der Atmosphäre einer fremden Welt fast doppelt so groß wie die Erde


Wissenschaftler haben Wasserdampf in der Atmosphäre von K2-18 b entdeckt, einer potenziell bewohnbaren fremden Welt, die etwa doppelt so groß ist wie die Erde. Der heute (11. September) bekannt gegebene Befund basiert auf einer separaten Studie, die gestern veröffentlicht wurde und die Entdeckung von Wasserdampf und wahrscheinlich Wolken und Regen auf dem Planeten ankündigt.

Der ferne Planet (ungefähr 110 Lichtjahre entfernt) wurde 2015 vom Kepler-Weltraumteleskop der NASA entdeckt. Die fremde Welt ist ungefähr doppelt so groß wie die Erde und achtmal so massereich. K2-18 b umkreist einen roten Zwergstern in der "bewohnbaren Zone" – dem Entfernungsbereich, in dem flüssiges Wasser auf einer Weltoberfläche stabil sein könnte.

Wissenschaftler der heute in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie verwendeten Daten aus Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops aus den Jahren 2016 und 2017, die vom Forschungsteam hinter der gestrigen Studie gesammelt wurden, um festzustellen, dass der Exoplanet Wasserdampf in seiner Atmosphäre hat. K2-18 b ist bislang der kleinste Exoplanet, auf dem atmosphärischer Wasserdampf entdeckt wurde.

Video: Entdeckung von Wasserdampf in der Atmosphäre des Exoplaneten K2-18 b
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In einer am 11. September 2019 veröffentlichten Studie konnten Forscher Wasserdampf in der Atmosphäre des Exoplaneten K2-18b nachweisen. Die Darstellung dieses Künstlers zeigt den Planeten K2-18b, seinen Wirtsstern und einen begleitenden Planeten in diesem System.

(Bildnachweis: ESA / Hubble, M. Kornmesser)

Ein Kandidat für fremdes Leben?

Über den Exoplaneten K2-18 b sei noch viel Unbekanntes bekannt, betonten die Forscher. Der Exoplanet könnte felsig sein mit einer großen Atmosphäre oder einer "Wasserwelt", die größtenteils oder vollständig von Wasser bedeckt ist, behaupteten sie.

Dennoch ist K2-18 b einer der Der leitende Forscher Angelos Tsiaras vom Institut für Physik und Astronomie des University College London (UCL) sagte Space.com, er sei der beste Kandidat für das Leben von Außerirdischen, von dem wir wissen. Die Tatsache, dass es sich um einen relativ kleinen Planeten handelt, der in einer bewohnbaren Zone liegt und Beweise für Wasser aufweist, "macht dieses Ziel zum besten Ziel für die Bewohnbarkeit, die wir derzeit kennen", sagte er.

Die Forscher untersuchten Hubble-Daten, um den Transit von K2-18 b oder dessen Bewegung über das Gesicht des Wirtssterns mithilfe einer als Transitspektroskopie bekannten Technik zu analysieren. Beim Übergang des Planeten wird "ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten gefiltert", sagte Tsiaras. "Die Atmosphäre des Planeten hinterlässt einen charakteristischen Fingerabdruck auf dem Licht … das versuchen wir zu beobachten."

Das Team analysierte die Daten der Transite des Planeten und ermittelte anhand dieser Analyse, dass die Atmosphäre von K2-18 b wahrscheinlich zwischen 0,01% und 50% Wasser enthält und zusätzlich eine erhebliche Menge Wasserstoff vorhanden sein könnte.

Diese enorme Reichweite ergibt sich aus der Tatsache, dass Forscher mit Hubble-Beobachtungen nur eine Wassersignatur identifizieren können, den "Fingerabdruck", der mit Hilfe der Transitspektroskopie beobachtet wurde. Sie können nicht sagen, wie viel Wasser da ist, sagte Giovanna Tinetti, Forscherin in dieser Studie und Professorin für Astrophysik an der UCL, während einer Pressekonferenz am 10. September.

"Die Wassersignatur ist so stark, dass [with] Selbst ein kleines Stück Wasser würde man sofort die Signatur sehen ", sagte Tinetti. Obwohl das Team weiß, dass sich Wasser in der Atmosphäre befindet, ist sein Überfluss unbekannt.

Wasserdampf in der Luft

Bis jetzt haben die Forscher festgestellt, dass die Atmosphäre des Planeten eine gewisse Menge Wasser und wahrscheinlich Wasserstoff enthält. Sie kennen auch die Größe und Masse des kalten Planeten und wissen, dass K2-18 b eine viel höhere Schwerkraft hat als wir hier auf der Erde (wegen der viel höheren Masse). K2-18 b hat eine Umlaufzeit von 33 Erdentagen – ein Jahr auf K2-18 b entspricht also ungefähr einem Erdmonat.

Zusätzlich umkreist K2-18 b einen roten Zwergstern neben einem zweiten, kleineren Exoplaneten (K2-18 c). Wenn Sie also bei klarem Himmel auf der Oberfläche des Planeten stehen würden, würden Sie anstelle unserer gelblich-orangefarbenen Sonne einen roten Stern über uns sehen (obwohl dies aufgrund der hohen Schwerkraft und der höheren UV-Strahlung auf der Oberfläche dieses Exoplaneten der Fall ist) möglicherweise nicht möglich oder ungefährlich).

Dieser Befund hat eine Reihe neuer Fragen aufgeworfen, wie genau dieser Exoplanet und seine Atmosphäre aussehen. Nach dieser Studie gibt es drei gleich wahrscheinlich atmosphärische Modelle für den Exoplaneten.

K2-18 b Exoplaneten Möglichkeiten

Die erste von diesen Forschern beschriebene Möglichkeit ist eine wolkenfreie Atmosphäre, die nur Wasser und Wasserstoff-Helium enthält. Die zweite Möglichkeit ist eine wolkenfreie Atmosphäre, die Wasser, Wasserstoff-Helium und molekularen Stickstoff enthält. Drittens glauben die Forscher, dass die Atmosphäre dieses Planeten mit Wasser und Wasserstoff-Helium bewölkt sein könnte.

"Dies ist statistisch gesehen angesichts der Daten gleich wahrscheinlich", sagte Ingo Waldmann, einer der Autoren dieser neuen Studie, auf der Pressekonferenz. Die "Antwort liegt wahrscheinlich irgendwo dazwischen", fügte er hinzu.

Derzeit sei es für Forscher sehr schwierig, diesen Planeten und seine Atmosphäre unter Verwendung von Bodenbeobachtungen weiter zu untersuchen, teilte das Team mit. "Es ist sehr schwierig, eine Atmosphäre mit Wasser durch eine Atmosphäre mit Wasser zu beobachten", sagte Waldmann, der auch am UCL ansässig ist, über den Versuch, K2-18 b durch die Erdatmosphäre zu beobachten.

Die Forscher glauben jedoch, mit dem James Webb-Weltraumteleskop der NASA, das 2021 starten soll, einige der vielen Fragen beantworten zu können, die sich im Zusammenhang mit dem Planeten, seiner Atmosphäre und seiner potenziellen Bewohnbarkeit ergeben haben.

"Es ist ein Schritt in die richtige Richtung", sagte Sara Seager, Professorin für Planetenwissenschaften, Physik und Luft- und Raumfahrttechnik am Massachusetts Institute of Technology, die an dieser Studie nicht beteiligt war, gegenüber Space.com. "Wir versuchen zu verstehen, was der häufigste Planetentyp ist. Woraus besteht er? Ist es ein felsiger Planet mit dieser riesigen Hülle?"

"Wir haben keinen solchen Planeten in unserem Sonnensystem, aber sie sind unglaublich häufig", sagte Seager über Super-Erden. "Wir hoffen, bessere Daten auf diesem Planeten zu erhalten … mit dem kommenden James Webb-Weltraumteleskop könnte es einen viel breiteren Bereich des Spektrums betrachten und viel detailliertere Beobachtungen durchführen", fügte sie hinzu.

Diese Ergebnisse wurden heute (11. September) in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.

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