Eine künstlerische Wiedergabe des TRAPPIST-1-Systems (nicht maßstabsgetreu). Eine neue Studie zeigt, dass drei der Planeten in der bewohnbaren Zone keinen Wasserstoff zu besitzen scheinen, was bedeutet, dass ihre Atmosphäre denen von felsigen Planeten ähnlich sein könnte, obwohl dies nicht garantiert, dass sie bewohnbar sind.
(Bild: © NASA und JPL / Caltech)
Das TRAPPIST-1-Sternensystem beherbergt sieben erdgroße Planeten, und eine neue Studie legt nahe, dass drei der Atmosphären dieser Planeten den Atmosphären auf felsigen Planeten wie Venus oder Mars ähneln.
Mit dem Hubble-Weltraumteleskop zielten Astronomen auf die Planeten im TRAPPIST-1-System, die in der "bewohnbaren Zone" des Sterns liegen, oder auf die Region, in der die Temperaturen richtig sein könnten, um flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten aufzunehmen - eine wichtige Zutat für das Leben wie wir weiß es.
Die Forscher suchten mit Hubble nach Wasserstoff und fanden in drei der ungefähr erdgroßen Exoplaneten keine große Menge des Gases: TRAPPIST-1d, TRAPPIST-1e und TRAPPIST-1f. (Ein vierter Planet in der bewohnbaren Zone, TRAPPIST-1g, erfordert laut einer Aussage der NASA weitere Beobachtungen, um seine Wasserstoffzusammensetzung abzuschätzen.) [Exoplanet Tour: Treffen Sie die 7 erdgroßen Planeten von TRAPPIST-1]
Wasserstoff wirkt als Treibhausgas, das die Wärme in der Atmosphäre eines Planeten einfängt. Für Planeten in der bewohnbaren Zone würde eine wasserstoffreiche Atmosphäre die Oberfläche extrem heiß und lebensunfreundlich machen. Wasserstoff ist in Gasriesenplaneten im Sonnensystem der Erde häufiger als in felsigen Planeten. Neptun zum Beispiel hat laut Aussage eine sehr "geschwollene" wasserstoffreiche Atmosphäre. Ein Mangel an Wasserstoff bedeutet, dass die TRAPPIST-1-Planeten möglicherweise Atmosphären haben, die "flach und reich an schwereren Gasen sind, wie sie in der Erdatmosphäre vorkommen, wie Kohlendioxid, Methan und Sauerstoff".
Die drei TRAPPIST-1-Planeten scheinen heute nach spektroskopischen Beobachtungen mit Hubbles Weitfeldkamera 3 wenig Wasserstoff zu haben, aber die Autoren der Studie sagten, es sei möglich, dass die Planetenatmosphären kurz nach ihrer Bildung Wasserstoff enthielten. Dies deutet darauf hin, dass die Atmosphären der Planeten in ihrer Zusammensetzung näher an denen der größeren felsigen Planeten im Sonnensystem der Erde liegen: Venus, Erde und Mars.
Alle sieben TRAPPIST-1-Planeten umkreisen ihren Mutterstern TRAPPIST-1 näher als Merkur die Sonne. Da TRAPPIST-1 jedoch ein dunkler roter Zwergstern ist, ist seine bewohnbare Zone viel näher als die bewohnbare Zone um die Sonne.
In der neuen Arbeit betonten die Forscher, dass mehr Arbeit erforderlich ist, um zu verstehen, welche Arten von Atmosphären die TRAPPIST-1-Planeten umgeben. Das leistungsstarke James Webb-Weltraumteleskop der NASA, das 2019 starten soll, sollte besser sehen können, da TRAPPIST-1 relativ nahe an der Erde liegt - nur 40 Lichtjahre entfernt. Webb wird nach Elementen wie Sauerstoff und Verbindungen wie Kohlendioxid, Methan und Wasser suchen. Spezifische Kombinationen dieser Moleküle könnten darauf hinweisen, dass ein Planet für das Leben, wie wir es kennen, bewohnbar ist, oder die Wahrscheinlichkeit, dass das Leben bereits vorhanden ist.
"Hubble führt die vorläufigen Aufklärungsarbeiten durch, damit Astronomen, die Webb verwenden, wissen, wo sie anfangen sollen", sagte der Co-Leiter der Studie, Nikole Lewis, Assistent des Astronomen am Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, in der Erklärung.
"Durch die Eliminierung eines möglichen Szenarios für die Zusammensetzung dieser Atmosphären können die Webb-Teleskopastronomen ihre Beobachtungsprogramme planen, um nach anderen möglichen Szenarien für die Zusammensetzung dieser Atmosphären zu suchen", sagte sie.
Der Mangel an Wasserstoff bedeutet jedoch nicht direkt, dass die Planeten bewohnbar sind. Ihre Atmosphären könnten drückend heiß sein, wie die der Venus (die unter einem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt leidet) oder extrem leicht, wie die Marsatmosphäre (die so dünn ist, dass kein Wasser auf die Oberfläche fließen kann).
"Einer dieser vier [TRAPPIST-1-Planeten] könnte eine Wasserwelt sein", sagte Hannah Wakeford, eine Mitarbeiterin von STScI und Mitautorin des neuen Papiers, in derselben Erklärung. "Einer könnte eine Exo-Venus sein, und ein anderer könnte ein Exo-Mars sein. Es ist interessant, weil wir vier Planeten haben, die sich in unterschiedlichen Entfernungen vom Stern befinden. So können wir ein bisschen mehr über unser eigenes vielfältiges Sonnensystem lernen, weil Wir erfahren, wie der TRAPPIST-Stern seine Planeten beeinflusst hat. "
Die neue Studie wurde gestern (5. Februar) in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
TRAPPIST-1 machte letztes Jahr Schlagzeilen, nachdem das Spitzer-Weltraumteleskop der NASA und andere Observatorien die Existenz von sieben felsigen Planeten im System bestätigt hatten. Im Rahmen dieser Studie wurden im vergangenen Jahr vier Planeten angekündigt, und die anderen drei Planeten wurden laut NASA 2016 vom Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) des European Southern Observatory (ESO) in Chile entdeckt. Hubble hat 2016 auch eine frühere Wasserstoffstudie zu TRAPPIST-1b und 1c durchgeführt.
Eine separate Studie, die heute in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde, legt nahe, dass einige der TRAPPIST-1-Planeten viel Wasser enthalten. Mehrere bodengestützte und weltraumgestützte Teleskope untersuchten die sieben Planeten, schätzten ihre Dichte und stellten fest, dass sie größtenteils felsig sind, wobei einige der Planeten bis zu 5 Prozent ihrer Masse in Form von Wasser halten. Das ist ungefähr 250-mal mehr als die Ozeane der Erde, so eine Aussage der ESO.
"Die heißeren Planeten, die ihrem Mutterstern am nächsten liegen, haben wahrscheinlich eine dichte, dampfende Atmosphäre, und die entfernteren haben wahrscheinlich eisige Oberflächen", schrieben Vertreter der ESO in der Erklärung. "In Bezug auf Größe, Dichte und Strahlungsmenge, die er von seinem Stern empfängt, ist der vierte Planet [TRAPPIST-1e] der Erde am ähnlichsten. Er scheint der felsigste Planet der sieben zu sein und hat das Potenzial dazu Host flüssiges Wasser. "
