Eine Abbildung von Trappist-1 b kurz bevor er hinter dem kühlen, roten Zwergstern Trappist-1 vorbeizieht. Solche Sterne sind für ihre Aktivität mit großen Sternflecken und Eruptionen bekannt. Trappist-1 b könnte intensiven Vulkanismus erleben (Bildnachweis: Thomas Müller (HdA/MPIA))
Der innerste erdähnliche Planet im berühmten TRAPPIST-1-System könnte nach neuen Forschungsergebnissen doch eine dichte Atmosphäre besitzen.
Seit der Entdeckung des Systems von sieben dicht gepackten, erdgroßen Welten im Jahr 2017, die sich in bemerkenswerter Harmonie nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt befinden, haben Astronomen versucht zu bestimmen, ob einer von ihnen eine Atmosphäre besitzt, die für die Entstehung von Leben, wie wir es kennen, entscheidend ist.
Vorherige Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) ließen vermuten, dass alle Planeten in diesem System karge, luftlose Felsen sind, die durch die heftige, die Atmosphäre zerstörende Strahlung ihres Wirtssterns entstanden sind. Eine neue Analyse der JWST-Daten des innersten Planeten, TRAPPIST-1b, deutet jedoch darauf hin, dass er eine dunstige, kohlendioxidreiche Atmosphäre haben könnte. Andererseits zeigen die neuen Messungen auch eine unerwartet hohe Temperatur für die Oberfläche von TRAPPIST-1b, was darauf hindeuten könnte, dass auf der Welt vulkanische Aktivitäten herrschen.
Obwohl dieses System das am besten untersuchte Planetensystem außerhalb unseres eigenen Sonnensystems ist, hat sich der Nachweis von Atmosphären auf seinen Planeten als schwierig erwiesen. Das liegt an den ungewöhnlichen Eigenschaften ihres winzigen und kühlen roten Zwergsterns, der atmosphärische Signale nachahmen kann, die ohnehin schwach und schwer zu erkennen sind.
Hat Trappist-1b Ähnlichkeit mit dem Saturnmond Titan?
Frühere JWST-Messungen der Strahlung des Planeten bei einer einzigen Wellenlänge von 15 Mikrometern deuteten darauf hin, dass eine dicke, kohlendioxidreiche Atmosphäre unwahrscheinlich ist, da Kohlendioxid das Licht bei dieser Wellenlänge stark absorbiert und somit die beobachtete Strahlung merklich reduziert hätte.
Das veranlasste die Forscher im vergangenen Jahr zu der Schlussfolgerung, dass TRAPPIST-1b höchstwahrscheinlich eine Gesteinskugel ist, deren dunkle Oberfläche durch stellare Strahlung und Meteoriteneinschläge bis zur Unwirtlichkeit ramponiert worden ist.
Im Gegensatz dazu deuten die neuen Messungen, die bei einer anderen Wellenlänge von 12,8 Mikrometern durchgeführt wurden, nicht nur auf eine dicke, kohlendioxidreiche Atmosphäre hin, sondern auch auf eine Atmosphäre mit stark reflektierendem Dunst, ähnlich dem Smog auf der Erde. Dieser Dunst, so die Forscher, führt dazu, dass die obere Atmosphäre des Planeten heißer ist als die darunter liegenden Schichten, wodurch eine Umgebung geschaffen wird, in der Kohlendioxid eher Licht emittiert als absorbiert, was das Ausbleiben des erwarteten Einbruchs bei früheren Beobachtungen erklären könnte.
„Eins plus eins ist mehr als zwei – da wir jetzt zwei Datenpunkte für Trappist-1b haben, können wir alternative Szenarien für seine Atmosphäre erforschen, ob sie nun existiert oder nicht“, sagte Studienmitautorin Leen Decin von der KU Leuven in Belgien in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung.
Eine Illustration der sieben erdähnlichen Planeten, die den Stern Trappist-1 umkreisen. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Solche Dynamiken sind beispielsweise von Saturns größtem Mond Titan bekannt, aber „die Chemie in der Atmosphäre von TRAPPIST-1b dürfte sich stark von der von Titan oder anderen felsigen Körpern des Sonnensystems unterscheiden“, sagte Studienmitautor Michiel Min vom SRON Netherlands Institute for Space Research in derselben Erklärung. „Es ist faszinierend zu denken, dass wir eine Art von Atmosphäre sehen könnten, die wir noch nie zuvor gesehen haben.“
Die Forscher verfolgen nun, wie die Wärme auf dem Planeten umverteilt wird, während er den Wirtsstern umkreist, was ihnen helfen wird, die Atmosphäre des Planeten zu bestimmen.
„Wenn eine Atmosphäre vorhanden ist, sollte die Wärme von der Tagseite des Planeten auf die Nachtseite verteilt werden“, sagte Michaël Gillon, Astronom an der Universität Lüttich in Belgien, der das internationale Team leitete, das die sieben TRAPPIST-1-Planeten entdeckte. „Ohne eine Atmosphäre wäre die Umverteilung der Wärme minimal.“
Diese Forschungsarbeit wird in einem am Montag (16. Dezember) in Nature Astronomy veröffentlichten Artikel beschrieben.
