Im Februar 2017 war die Welt erstaunt zu erfahren, dass Astronomen - unter Verwendung von Daten des TRAPPIST-Teleskops in Chile und des Spitzer-Weltraumteleskops - ein System von sieben felsigen Exoplaneten im TRAPPIST-1-System identifiziert hatten. Als ob dies für Exoplaneten-Enthusiasten nicht ermutigend genug wäre, wurde auch darauf hingewiesen, dass drei der sieben Planeten in der zirkumstellaren bewohnbaren Zone der Sterne (auch bekannt als "Goldlöckchen-Zone") umkreisten.
Seit dieser Zeit stand dieses System im Mittelpunkt umfangreicher Forschungs- und Nachuntersuchungen, um festzustellen, ob einer seiner Planeten bewohnbar sein könnte oder nicht. Diesen Studien war die Frage eigen, ob die Planeten flüssiges Wasser auf ihren Oberflächen haben oder nicht. Laut einer neuen Studie eines Teams amerikanischer Astronomen haben die TRAPPIST-Planeten jedoch möglicherweise zu viel Wasser, um das Leben zu unterstützen.
Die Studie mit dem Titel „Zuwanderung der TRAPPIST-1-Planeten nach innen, wie sie aus ihren wasserreichen Zusammensetzungen abgeleitet wurden“ erschien kürzlich in der Zeitschrift Naturastronomie. Die Studie wurde von Cayman T. Unterborn, einem Geologen der School of Earth and Space Exploration (SESE), geleitet und umfasste Steven J. Desch, Alejandro Lorenzo (ebenfalls vom SESE) und Natalie R. Hinkel - eine Astrophysikerin von der Vanderbilt University , Nashville.
Wie bereits erwähnt, wurden mehrere Studien durchgeführt, um festzustellen, ob einer der TRAPPIST-1-Planeten bewohnbar ist. Und während einige betont haben, dass sie ihre Atmosphäre nicht lange halten können, weil sie einen Stern umkreisen, der variabel ist und zum Abfackeln neigt (wie alle roten Zwerge), haben andere Studien Beweise dafür gefunden, dass das System dies könnte reich an Wasser und ideal für den Lebensaustausch.
Für ihre Studie verwendete das Team Daten aus früheren Untersuchungen, bei denen versucht wurde, die Masse und den Durchmesser der TRAPPIST-1-Planeten zu beschränken, um ihre Dichte zu berechnen. Ein Großteil davon stammte aus einem Datensatz namens Hypatia Catalog (entwickelt von dem beitragenden Autor Hinkel), der Daten aus über 150 literarischen Quellen zusammenführt, um die Sternhäufigkeit von Sternen in der Nähe unserer Sonne zu bestimmen.
Unter Verwendung dieser Daten konstruierte das Team Massenradius-Zusammensetzungsmodelle, um den flüchtigen Inhalt jedes der TRAPPIST-1-Planeten zu bestimmen. Was sie bemerkten, war, dass die TRAPPIST-Planeten traditionell leicht für felsige Körper sind, was auf einen hohen Gehalt an flüchtigen Elementen (wie Wasser) hinweist. In Welten mit ähnlich geringer Dichte wird normalerweise angenommen, dass die flüchtige Komponente die Form von atmosphärischen Gasen hat.
Aber wie Unterborn kürzlich in einem SESE-Artikel erklärte, sind die TRAPPIST-1-Planeten eine andere Sache:
„Die TRAPPIST-1-Planeten haben eine zu geringe Masse, um genug Gas zu halten, um das Dichtedefizit auszugleichen. Selbst wenn sie in der Lage wären, das Gas festzuhalten, würde die Menge, die benötigt wird, um das Dichtedefizit auszugleichen, den Planeten viel geschwollener machen, als wir sehen. “
Aus diesem Grund stellten Unterborn und seine Kollegen fest, dass die Komponente mit niedriger Dichte in diesem Planetensystem Wasser sein musste. Um festzustellen, wie viel Wasser vorhanden war, verwendete das Team ein einzigartiges Softwarepaket namens ExoPlex. Diese Software verwendet modernste Rechner für die Mineralphysik, mit denen das Team alle verfügbaren Informationen über das TRAPPIST-1-System kombinieren konnte - nicht nur die Masse und den Radius einzelner Planeten.
Was sie fanden, war, dass die inneren Planeten (b und c) waren "trockener" - mit weniger als 15 Massen-% Wasser - während die äußeren Planeten (f und G) hatten mehr als 50 Massen-% Wasser. Im Vergleich dazu hat die Erde nur 0,02 Massen-% Wasser, was bedeutet, dass diese Welten das Äquivalent von Hunderten von erdgroßen Ozeanen in ihrem Volumen haben. Grundsätzlich bedeutet dies, dass die TRAPPIST-1-Planeten möglicherweise zu viel Wasser haben, um das Leben zu unterstützen. Wie Hinkel erklärte:
„Wir denken normalerweise, flüssiges Wasser auf einem Planeten zu haben, um das Leben zu beginnen, da das Leben, wie wir es auf der Erde kennen, hauptsächlich aus Wasser besteht und es zum Leben benötigt. Ein Planet, der eine Wasserwelt ist oder keine Oberfläche über dem Wasser hat, verfügt jedoch nicht über die wichtigen geochemischen oder elementaren Zyklen, die für das Leben absolut notwendig sind. "
Diese Ergebnisse sind kein gutes Zeichen für diejenigen, die glauben, dass Sterne vom Typ M der wahrscheinlichste Ort für bewohnbare Planeten in unserer Galaxie sind. Rote Zwerge sind nicht nur die häufigste Art von Sternen im Universum. Sie machen 75% der Sterne allein in der Milchstraße aus. Bei einigen Sternen, die relativ nahe an unserem Sonnensystem liegen, wurde festgestellt, dass ein oder mehrere felsige Planeten sie umkreisen.
Neben TRAPPIST-1 gehören dazu die um LHS 1140 und GJ 625 entdeckten Supererden, die drei um Gliese 667 entdeckten felsigen Planeten und Proxima b - der unserem Sonnensystem am nächsten liegende Exoplanet. Eine 2012 mit dem HARPS-Spektrographen am La Silla-Observatorium der ESO durchgeführte Umfrage ergab außerdem, dass Milliarden von felsigen Planeten in den bewohnbaren Zonen der roten Zwergsterne in der Milchstraße umkreisen könnten.
Leider deuten diese neuesten Erkenntnisse darauf hin, dass die Planeten des TRAPPIST-1-Systems für das Leben nicht günstig sind. Darüber hinaus würde es wahrscheinlich nicht genug Leben auf ihnen geben, um Biosignaturen zu erzeugen, die in ihrer Atmosphäre beobachtbar wären. Darüber hinaus kam das Team zu dem Schluss, dass die TRAPPIST-1-Planeten den Vater von ihrem Stern entfernt und im Laufe der Zeit nach innen gewandert haben müssen.
Dies beruhte auf der Tatsache, dass die eisreichen TRAPPIST-1-Planeten der jeweiligen „Eislinie“ ihres Sterns viel näher waren als die trockeneren. In jedem Sonnensystem sind Planeten, die innerhalb dieser Linie liegen, felsiger, da ihr Wasser verdampft oder zu Ozeanen auf ihren Oberflächen kondensiert (wenn eine ausreichende Atmosphäre vorhanden ist). Jenseits dieser Linie nimmt Wasser die Form von Eis an und kann zur Bildung von Planeten angereichert werden.
Aus ihren Analysen stellte das Team fest, dass sich die TRAPPIST-1-Planeten jenseits der Eislinie gebildet haben müssen und zu ihrem Wirtsstern gewandert sind, um ihre aktuellen Umlaufbahnen anzunehmen. Da jedoch bekannt ist, dass Sterne vom Typ M (Roter Zwerg) nach der ersten Form am hellsten sind und sich mit der Zeit abschwächen, hätte sich auch die Eislinie nach innen bewegt. Wie Co-Autor Steven Desch erklärte, hängt es daher davon ab, wann sich die Planeten gebildet haben.
"Je früher sich die Planeten bildeten, desto weiter von dem Stern entfernt mussten sie sich gebildet haben, um so viel Eis zu haben", sagte er. Basierend darauf, wie lange es dauert, bis sich felsige Planeten bilden, schätzte das Team, dass die Planeten ursprünglich doppelt so weit von ihrem Stern entfernt waren wie jetzt. Während es andere Hinweise gibt, dass die Planeten in diesem System im Laufe der Zeit migriert sind, ist diese Studie die erste, die die Migration quantifiziert und Zusammensetzungsdaten verwendet, um sie zu zeigen.
Diese Studie ist nicht die erste, die darauf hinweist, dass Planeten, die rote Zwergsterne umkreisen, tatsächlich „Wasserwelten“ sein können, was bedeuten würde, dass felsige Planeten mit Kontinenten auf ihrer Oberfläche eine relativ seltene Sache sind. Gleichzeitig wurden andere Studien durchgeführt, die darauf hinweisen, dass es solchen Planeten wahrscheinlich schwer fällt, an ihrer Atmosphäre festzuhalten, was darauf hinweist, dass sie nicht sehr lange Wasserwelten bleiben würden.
Bis wir diese Planeten jedoch genauer betrachten können - was mit dem Einsatz von Instrumenten der nächsten Generation (wie dem James Webb Weltraumteleskop) - Wir werden gezwungen sein, über das, was wir nicht wissen, zu theoretisieren, was wir tun. Indem wir langsam mehr über diese und andere Exoplaneten lernen, wird unsere Fähigkeit, zu bestimmen, wo wir nach Leben jenseits unseres Sonnensystems suchen sollten, verfeinert.
