Exoplaneten könnten ihre Atmosphäre verbergen

Die meisten der von uns entdeckten Exoplaneten umkreisen rote Zwergsterne. Das liegt nicht daran, dass Rote Zwerge irgendwie besonders sind, sondern einfach daran, dass sie häufig vorkommen. Etwa 75 % der Sterne in der Milchstraße sind Rote Zwerge, daher würde man erwarten, dass Rote Zwergplaneten am häufigsten vorkommen. Das bedeutet auch, dass die meisten bewohnbaren Welten diese kleinen, kühlen Sterne umkreisen werden, und das hat erhebliche Konsequenzen für unsere Suche nach Leben.

Zunächst einmal muss jede potenziell bewohnbare rote Zwergwelt ihren Stern eng umkreisen, damit es warm genug für Dinge wie flüssiges Wasser ist. Das TRAPPIST-1-System, über das ich gestern gesprochen habe, ist ein gutes Beispiel dafür. Die drei potenziell bewohnbaren Planeten des Systems umkreisen ihren Stern in einem Bruchteil der Entfernung zwischen Merkur und Sonne. Das bedeutet, dass sie beispielsweise durch Sternausbrüche gefährdet sind, aber es bedeutet auch, dass sie mit ziemlicher Sicherheit gezeitengebunden sind.

Gezeitenblockierung tritt auf, wenn ein Planet oder Mond seinem Begleiter so nahe ist, dass seine Rotation aufgrund der Gezeitenkräfte mit seiner Umlaufbewegung synchronisiert wird. Wenn ein Planet gezeitenblockiert ist, ist eine Seite immer seinem Stern zugewandt, während die andere Seite für immer im Dunkeln liegt.

Wie Sie sich vorstellen können, würde dies bedeuten, dass die warme Seite brät, während die andere gefriert. Das stimmt, es sei denn, der Planet hätte eine gute Atmosphäre. In einer wasserreichen, erdähnlichen Atmosphäre könnte sich die Wärme zwischen der Tag- und der Nachtseite bewegen. Das Wetter auf einer solchen Welt wäre seltsam, aber eine gezeitengebundene Welt könnte bewohnbar sein, mit ziemlich gleichmäßigen Temperaturen auf der Tag- und der Nachtseite.

Die Beobachtung der Atmosphären von Planeten mit Gezeitensperre ist schwierig, doch Astronomen kennen einen Trick, um festzustellen, ob eine Atmosphäre existiert. Anstatt zu versuchen, ein atmosphärisches Spektrum aufzunehmen, können sie einfach die Oberflächentemperatur des Planeten auf gegenüberliegenden Seiten messen.

Betrachten Sie also den Stern, während der Planet vor ihm vorbeizieht, um die Temperatur der dunklen Seite zu bestimmen, und betrachten Sie ihn noch einmal, während der Planet hinter dem Stern vorbeizieht, um die Temperatur der hellen Seite zu ermitteln. Wenn die Temperaturen auf der dunklen und der hellen Seite dramatisch unterschiedlich sind, dann kann es sein, dass der Stern keine Atmosphäre hat. Kinderleicht. Aber eine neue Studie zeigt, dass das nicht unbedingt stimmt.

Das Papier ist veröffentlicht auf der arXiv Preprint-Server.

In diesem Artikel argumentieren die Autoren, dass Wolken auf der dunklen Seite einer Welt unsere Daten verfälschen könnten. Um dies zu zeigen, betrachteten sie eine Welt mit Gezeitensperre und dichter Atmosphäre. Basierend auf ihren Modellen würde die Atmosphäre die globalen Temperaturen auf dem Planeten so mäßigen, dass die Tagseite nur wenige Dutzend Grad wärmer ist als die dunkle Seite. Dies ist vergleichbar mit den Tag- und Nachtextremen einer trockenen Region auf der Erde. Obwohl moderat, würde die Temperaturverschiebung ausreichen, um die Bildung dicker Wolken auf der dunklen Seite auszulösen.

In diesem Szenario wäre die Tagseite größtenteils wolkenlos und wir würden die warme Temperatur der Planetenoberfläche messen. Aber bei einer bewölkten dunklen Seite würden wir die Temperatur der oberen Wolkenschicht messen, die viel kälter wäre. Obwohl die Oberflächentemperaturen des Planeten also ziemlich einheitlich sind, scheint es dort eine extreme Temperaturschwankung zu geben, wie in einer luftleeren Welt. Die Autoren untersuchen weiter, wie Beobachtungen des JWST zwischen bewölkten Planeten und solchen ohne Atmosphäre unterscheiden könnten, aber es ist klar, dass ein einfacher Trick bei der Suche nach bewohnbaren Planeten nicht ganz so einfach ist.