Ein entfernter Planet scheint eine schwefelreiche Atmosphäre zu haben, was auf außerirdische Vulkane hindeutet

Heute wissen wir mehr als 5.000 Exoplaneten: Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, die andere Sterne umkreisen. Während die Bemühungen, neue Welten zu entdecken, weitergehen, erfahren wir immer mehr über die Exoplaneten, die wir bereits entdeckt haben: ihre Größe, woraus sie bestehen und ob sie Atmosphären haben.

Unser Team hat nun vorläufige Beweise für eine schwefelreiche Atmosphäre auf einem Planeten geliefert, der 1,5-mal so groß wie die Erde und 35 Lichtjahre entfernt ist. Sollte sich dies bestätigen, wäre es der kleinste bekannte Exoplanet mit Atmosphäre. Das mögliche Vorhandensein der Gase Schwefeldioxid (SO₂) Und Schwefelwasserstoff (H₂S) in dieser Atmosphäre deuten auf eine geschmolzene oder vulkanische Oberfläche hin.

In unserem Sonnensystem gibt es zwei verschiedene Kategorien von Planeten: die kleinen Gesteinsplaneten, darunter Erde und Mars, und die Gasriesen, wie Jupiter und Saturn. Exoplaneten umfassen jedoch ein großes Spektrum an Größen. In unserem Sonnensystem gibt es keinen Planeten, dessen Größe in den Bereich zwischen Erde und Neptun fällt, aber es stellt sich heraus, dass dies der häufigste Planetentyp ist, den wir um andere Sterne in unserer Galaxie gesehen haben.

Diejenigen, die näher an der Größe von Neptun liegen, werden genannt Sub-Neptune und diejenigen, die näher an der Größe der Erde liegen, werden genannt Super-Erden. L 98-59 d ist eine Supererde, etwas größer und schwerer als die Erde. Die Zusammensetzung der Atmosphären dieser Planeten ist immer noch eine offene Frage, die wir mit dem 2021 gestarteten James Webb Space Telescope (JWST) gerade erst zu erforschen beginnen.

L 98-59 d war 2019 entdeckt mit der NASA Tess-Weltraumteleskop. Die meisten Exoplaneten, einschließlich L 98-59 d, wurden mit dem entdeckt „Transitmethode“. Dies misst die winzigen Einbrüche im Sternenlicht, wenn der Planet vor dem Stern vorbeizieht. Dieser Abfall ist bei größeren Planeten stärker ausgeprägt und ermöglicht es uns, die Größe eines Planeten zu ermitteln.

Selbst JWST kann diese winzigen Planeten nicht von ihren Muttersternen trennen, da sie ihre Sterne zu eng umkreisen. Aber es gibt eine Möglichkeit, die Atmosphäre des Planeten aus diesem verschlungenen Licht zu sehen. Wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht, dringt ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten und trifft auf seinem Weg zu uns auf der Erde auf die dort vorhandenen Gasmoleküle oder Atome.

Jedes Gas verändert das Licht auf seine eigene Art und Weise. Aus dem Licht, das wir von diesem Sternensystem empfangen, können wir auf die Zusammensetzung dieser Atmosphäre schließen. Das nennt man Transmissionsspektroskopieeine bewährte Technik, die zuvor verwendet wurde, um das Vorhandensein von CO₂ in der Atmosphäre eines Exoplaneten zu bestätigen.

Ich bin Teil eines internationalen Wissenschaftlerteams, das JWST verwendet hat, um einen Transit von L 98-59 d über die Scheibe seines Muttersterns zu beobachten. Wir haben dann das Transmissionsspektrum des erhalten Atmosphäre des Exoplaneten aus diesen Beobachtungen. Dieses Spektrum deutete auf das mögliche Vorhandensein eines hin Atmosphäre gefüllt mit Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff. Diese Ergebnisse werden in veröffentlicht Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.

Diese Entdeckung war überraschend, da sie in starkem Kontrast zur Atmosphäre von Gesteinsplaneten in unserem eigenen Sonnensystem steht, wo Wasserdampf und Kohlendioxid viel häufiger vorkommen. Die Erdatmosphäre beispielsweise ist reich an Stickstoff und Sauerstoff sowie Spuren von Wasserdampf. Inzwischen hat Venus eine dichte Atmosphäre dominiert von Kohlendioxid. Sogar Der Mars hat eine dünne Atmosphäre dominiert von Kohlendioxid.

Anschließend verwendeten wir Computermodelle, die unser Verständnis der Planetenatmosphären und des von L 98-59 d kommenden Lichts einbeziehen, um ein mögliches Bild der Zusammensetzung der Atmosphäre dieses Planeten zu erstellen. Das Fehlen gewöhnlicher Gase wie Kohlendioxid und das Vorhandensein von SO₂ und H₂S lässt auf eine Atmosphäre schließen, die durch völlig andere Prozesse geprägt ist als diejenigen, die wir in unserem Sonnensystem kennen. Dies deutet auf einzigartige und extreme Bedingungen auf L 98-59 d hin, wie etwa eine geschmolzene oder vulkanische Oberfläche.

Um das Vorhandensein dieser Gase zu bestätigen, sind weitere Beobachtungen erforderlich. JWST-Beobachtungen hatten zuvor Anzeichen von SO₂ auf einem Exoplaneten entdeckt, aber es handelte sich dabei um einen Gasriesen und nicht um einen potenziell felsigen Planeten wie L 98-59 d.

Exo-Vulkane?

Das mögliche Vorhandensein von SO₂ und H₂S wirft Fragen zu ihrer Herkunft auf. Eine explosive Möglichkeit ist der durch Vulkanismus verursachte Vulkanismus Gezeitenheizungähnlich wie es auf dem Jupitermond Io beobachtet wird. Die Anziehungskraft des Muttersterns auf diesem Planeten dehnt und drückt ihn auf seiner Umlaufbahn. Diese Bewegung kann das Zentrum des Planeten erhitzen, sein Inneres schmelzen lassen und extreme Vulkanausbrüche und möglicherweise sogar Ozeane aus Magma hervorrufen.

In Kombination mit der unmittelbaren Nähe zum Stern (ein Jahr auf diesem Planeten entspricht siebeneinhalb Erdentagen) können an der Oberfläche wahrlich höllische Temperaturen erreicht werden. Wenn zukünftige Beobachtungen das Vorhandensein einer solchen Atmosphäre belegen, wäre dies nicht nur der kleinste Exoplanet, auf dem eine Atmosphäre entdeckt wurde, sondern auch ein entscheidender Schritt zum Verständnis der Natur solcher Planeten.

Die Erkennung von Atmosphären auf kleinen Gesteinsplaneten ist außerordentlich schwierig, da die Planeten im Vergleich zu den Muttersternen sehr klein sind und die Atmosphäre durch die intensive Strahlung ihrer Muttersterne häufig zerstört wird. Diese Beobachtungen sind zwar verlockend, stammen aber nur von einem einzigen Transit. Das bedeutet, dass Instrumentenrauschen und andere Faktoren uns daran hindern, statistisch belastbare Aussagen zu machen. Zukünftige JWST-Beobachtungen werden entscheidend für die Bestätigung oder Widerlegung unserer Analyse sein.

L 98-59 d ist vielleicht kein Kandidat für das Leben, wie wir es kennen, aber die Untersuchung seiner schwefelhaltigen Atmosphäre und seines möglichen Vulkanismus liefert wertvolle Einblicke in die Welten um andere Sterne. Extreme Welten wie diese helfen uns, die Vielfalt der Planetenentwicklung in der gesamten Galaxie zu verstehen.

Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die Originalartikel.