Unter den 5.347 Exoplaneten, die man dort draußen mittlerweile entdeckt hat, ist der eine immer noch nicht dabei: eine stabile, nicht zu große, nicht zu kleine Welt um einen sonnenähnlichen Stern, auf der flüssiges Wasser eine Alltagserscheinung darstellt. Praktisch alle der vielversprechenden Kandidaten für eine Erde 2.0 besitzen die eine oder andere Eigenschaft, die Leben mindestens problematisch machen würde.
Besonders nahe kommt dem Ideal etwa TRAPPIST-1e, ein erdgroßer Planet in der habitablen Zone eines stabilen Sterns. Einen Haken gibt es auch hier: Der Stern TRAPPIST-1 ist winzig, kaum größer als Jupiter, und 2.000-mal leuchtschwächer als unsere Sonne. Um hier an genug Energie zu kommen, muss man als Planet nahe an jener Zone kreisen, in der Sternausbrüche erheblichen Schaden verursachen können.
Parallelen und Unterschiede
Ganz ähnlich ist es bei LP 791-18d, einem nun in 86 Lichtjahren Entfernung im südlichen Sternbild Becher entdeckten Exoplaneten. Er umkreist seinen leuchtschwachen Roten Zwergstern so nahe, dass er für eine Runde nur 2,8 Tage benötigt. Aufgespürt hat ihn ein Team um Merrin Peterson von der University of Montreal bei der Untersuchung von Daten des Nasa-Satelliten TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) und des mittlerweile pensionierten Weltraumteleskops Spitzer.
Insgesamt zeigt er einige interessante Parallelen zur Erde. So dürfte er mit einem Radius von 1,03 Erdradien praktisch gleich groß sein wie unser Heimatplanet und mit 0,9 Erdmassen annähernd so massereich. Auch könnte es dort flüssiges Wasser geben – zumindest, wenn man den Abstand zu seinem Stern als Maßstab nimmt.
Zwei bekannte Geschwister
LP 791-18d ist bereits der dritte Exoplanet, den man in diesem System nachgewiesen hat: Weiter innen umrundet LP 791-18b den Stern in weniger als einem Tag. Der Exoplanet ist etwa 20 Prozent größer als die Erde. Gleich 2,5-mal so groß und siebenmal so massereich wie die Erde ist LP 791-18c, die Bahn des Planeten liegt weiter draußen, für eine Umkreisung benötigt er etwa fünf Tage.
Auch wenn 2,8 Tage als Jahreslänge recht kurz erscheinen mag, die Bahn, auf der sich der erdähnlichste des Trios bewegt, liegt zumindest rechnerisch genau richtig: Hier, am inneren Rand der lebensfreundlichen Zone, bekommt der Exoplanet genug Energie, um flüssiges Wasser zu gewährleisten. Konkret kommen die Forschenden um Peterson in manchen Regionen auf Temperaturen zwischen 27 und 127 Grad Celsius.
Dass es hier aber wirklich idyllisch zugeht, darf bezweifelt werden. Zum einen weist der Planet wahrscheinlich eine gebundene Rotation auf; das bedeutet, er umkreist seinen Stern so nahe, dass er ihm stets dieselbe Seite zuwendet, wie es auch beim Mond und der Erde der Fall ist. Zum anderen könnten auf der Oberfläche von LP 791-18d fortlaufend Vulkane ausbrechen. Schuld daran sind seine Geschwisterplaneten im System.
LP 791-18d wird durchgeknetet
Denn bei jedem Umlauf kommen sich einzelne Planeten sehr nahe. Besonders der massereichere LP 791-18c sorgt dabei für Wirbel und macht aus der Umlaufbahn von LP 791-18d eine Ellipse. Dieses Eiern um den nahen Stern knetet den Planeten ordentlich durch, was innere Reibung erzeugen und den Planeten unter seiner Oberfläche aufheizt. Vermutlich löst dies an vielen Orten vulkanische Aktivitäten aus, schreibt das Team im Fachjournal "Nature". Vergleichbare Mechanismen dürften für den Vulkanismus auf dem Jupitermond Io und einigen anderen Trabanten verantwortlich sein.
"LP 791-18d ist gezeitenabhängig, das heißt, er ist seinem Stern immer mit der gleichen Seite zugewandt", erklärte Björn Benneke von der Universität Montréal, Koautor der Studie. "Die Tagseite wäre wahrscheinlich zu heiß, als dass flüssiges Wasser auf der Oberfläche existieren könnte. Aber die Menge an vulkanischer Aktivität, die wir überall auf dem Planeten vermuten, könnte eine Atmosphäre aufrechterhalten, in der Wasser auf der Nachtseite kondensieren könnte."
Turbulente Atmosphäre
"Die große Frage in der Astrobiologie ist, ob tektonische oder vulkanische Aktivitäten für Leben notwendig sind", sagte Koautorin Jessie Christiansen vom Exoplanet Science Institute der Nasa am California Institute of Technology in Pasadena. "Diese Prozesse könnten nicht nur für eine Atmosphäre sorgen, sondern auch Materialien aufwirbeln, die andernfalls nach unten sinken und in der Kruste gefangen bleiben würden, darunter auch solche, von denen wir glauben, dass sie für das Leben wichtig sind, wie etwa Kohlenstoff."
In einem nächsten Schritt wollen sich die Astronominnen und Astronomen das System mit dem James-Webb-Teleskop vornehmen. Für den Planet c konnten sie sich bereits Beobachtungszeit mit dem Weltraumteleskop reservieren, LP 791-18d sollte bald nachfolgen. Ein näherer Blick in die Atmosphäre dieser feurigen Welt könnte einige der Spekulationen untermauern. (Thomas Bergmayr, 23.5.2023)