Zusammenfassung:
Mit Hilfe des James-Webb-Weltraumteleskops haben Astronomen starke Hinweise auf eine Atmosphäre auf einem Exoplaneten gefunden, die der frühen Erde ähnelt. Der Planet mit der Bezeichnung HD 3167b ist ein Lavaplanet, aber er ist zu kalt für einen Lavaplaneten und zu heiß für Leben. Früher glaubte man in akademischen Kreisen allgemein, dass die Atmosphäre eines Gesteinsplaneten, der einem Stern so nahe ist, durch Sternstrahlung zerstört würde. Die relevanten Ergebnisse wurden von einem Team der University of Chicago vervollständigt und in der neuesten Ausgabe von The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
Neu entdeckte Lavawelt HD 3167b. Bildquelle: Offizielle Website der NASA
HD 3167b befindet sich in Richtung Fische, etwa 154 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es dauert nur 0,96 Erdentage, also weniger als 24 Stunden, um seinen Mutterstern einmal zu umkreisen, und ist gezeitengebunden: Eine Seite ist immer dem Stern zugewandt und die andere Seite ist immer dunkel. Theoretische Berechnungen zeigen, dass die Gleichgewichtstemperatur auf seiner Sonnenseite 1.786 Kelvin erreichen kann, was ausreicht, um Silikatgestein zu schmelzen.
Der Planet hat einen Radius von etwa dem 1,6-fachen des Erdradius und eine Masse von etwa dem 4,84-fachen der Erdmasse. Es ist eine felsige „Supererde“. Sein Mutterstern HD 3167 ist etwas kleiner als die Sonne, aber aufgrund seiner extrem engen Umlaufbahn ist die Strahlungsintensität, die der Planet empfängt, immer noch sehr hoch.
Das Forschungsteam nutzte das MIRI-Instrument im mittleren Infrarotbereich des Webb-Teleskops, um die Wärmestrahlung auf der sonnenzugewandten Seite während der Fensterperiode der sekundären Sonnenfinsternis des Planeten zu messen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Helligkeitstemperatur auf der Tagseite deutlich niedriger ist als die theoretischen Erwartungen für einen nackten Gesteinsplaneten ohne Atmosphäre. Die vernünftigste Erklärung ist, dass die Atmosphäre eine kühlende Rolle spielt: Ein Teil der Sternstrahlung wird zurückreflektiert, und die atmosphärische Strömung kann auch Wärme von der Tagseite zur schattigen Hemisphäre transportieren und dadurch die Spitzentemperatur auf der Sonnenseite senken.
Diese Entdeckung verändert das Verständnis der Menschen über die Entwicklung geschmolzener Planeten. Früheren Modellen zufolge werden die energiereiche ultraviolette Strahlung und der Sternwind des Sterns weiterhin das äußere Gas des Planeten wegblasen, was es für solche Planeten schwierig macht, ihre Atmosphäre über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten. Auf dieser Grundlage wird spekuliert, dass die Atmosphäre von HD 3167b wahrscheinlich vom Planeten selbst stammt. Der Magma-Ozean verdampft kontinuierlich Gesteinsmaterial, füllt die obere Atmosphäre wieder auf und konkurriert mit dem Abstreifen des Sternwinds. Es ist auch der Lavaplanet, von dem derzeit bekannt ist, dass er die schwächste Sternstrahlung empfängt, aber Hinweise auf eine Atmosphäre aufweist.
Das Team erinnerte auch daran, dass es nur starke Beweise für die Existenz der Atmosphäre gefunden habe, jedoch keine endgültige Bestätigung. Die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre kann nicht genau bestimmt werden und es sind weitere Webb-spektroskopische Beobachtungen erforderlich, um sie zu unterscheiden.
Da auch die Urerde vor Milliarden von Jahren eine mit Magma gefüllte Welt war, gelten Lavaplaneten als „Vorbilder“ für die Urerde. Die Beobachtung, wie HD 3167b seine Atmosphäre behält, wird uns helfen, den Prozess zu verstehen, durch den die junge Erde in ihrer heißen Umgebung allmählich abkühlte und so Bedingungen für die Entstehung von flüssigem Wasser an der Oberfläche schuf.
Die Forscher wiesen jedoch darauf hin, dass die Tagseite des Planeten selbst dann, wenn die Atmosphäre einen Teil der Wärme entzieht, immer noch heiß genug ist, um Gesteine zu schmelzen, und dass es kein Lebensumfeld für bekanntes Leben gibt.
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