Ein völlig anderer Planet

Wie würde Leben auf einem Himmelskörper mit einem Herz aus Diamant aussehen?

Erneut erweist sich ein Exoplanet weit entfernt von der Erde als völlig anders als die Planeten in unserem Sonnensystem. Da kreist ein Kohleplanet extrem eng um seinen Stern, und auf seiner Oberfläche herrscht extreme Hitze. Zum größten Teil besteht er wohl aus Gas, aber er könnte in seinem Innern außer Graphit auch jede Menge Diamanten enthalten.

Erst seit 15 Jahren ist es möglich, Planeten in anderen Sonnensystemen nachzuweisen, und die seither stetig entdeckten Trabanten ferner Sonnen rütteln zunehmend an unseren Vorstellungen von ihrer Entstehung und Beschaffenheit. Erst kürzlich durchstieß die Anzahl der bekannten Exoplaneten die Rekordmarke von 500 (aktuell sind 506 in der Enzyklopädie der extrasolaren Planeten auflistet).

Mitte November spürten die Astronomen den ersten extrasolaren Planeten auf, der mit seinem Stern einst in die Milchstraße einwanderte (vgl. HIP 13044b, der Extragalaktische). Er kreist extrem eng um seine Sonne – ähnlich wie viele andere Exoten, die den Theoretikern noch viele Rätsel aufgeben (vgl. 31017).

Illustration des Expoplaneten WASP-12b (im Vordergrund) und seines Sterns. Bild: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Dasselbe gilt für WASP-12b, der sich nun als Kohle-Gigant erwies. Wozu die Erde ein Jahr braucht, eine Umrundung der Sonne, das erledigt er in gut einem irdischen Tag. Durch seine geringe Distanz von nur 0,023 Astronomischen Einheiten (AE = der mittlere Abstand zwischen Erde und Sonne, entspricht 150 Millionen Kilometern) zu seinem Zentralgestirn gehört er zu den heißesten Kandidaten unter den Exoplaneten. Auf seiner Oberfläche verdampft alles bei einem Temperatur von 2600 Kelvin (rund 2300 Grad Celsius). Das gilt zumindest für die Seite, die er immer seiner Sonne zuwendet, seine andere Seite taucht sich stets in tiefen Schatten.

Entdeckt wurde er 2009 vom europäischen Projekt Super Wide Angle Search for Planets (WASP), dem er auch seinen hübschen Namen verdankt. WASP besteht aus zwei Teleskopen auf La Palma und in Südafrika, deren Kamerasysteme automatisch den Nachthimmel absuchen, um die leichten Verdunkelungen aufzuspüren, die Planeten verursachen, wenn sie auf ihrer Umlaufbahn vor ihren Sonnen vorbei passieren, und dabei einen winzigen Schatten werfen, der über das Licht des Sterns wandert. Das nennt sich Transitmethode und lässt Rückschlüsse auf die Größe und Beschaffenheit der weit entfernten, nicht selbst leuchtenden Himmelskörper zu.

WASP-12b ist 1.200 Lichtjahre von uns entfernt und der ferne Gasriese (1,4 Mal die Masse des Jupiters) machte vor einem halben Jahr bereits Schlagzeilen, als bekannt wurde, dass sein Stern ihn langsam verzehrt. Die Schwerkraft dieser Sonne verzerrt ihn in Eiform und zieht ganz langsam das ihm ständig entfleuchtende Gas in ihr Inneres. In etwa zehn Millionen Jahren wird sie ihn komplett verspeist haben (vgl. Hubble Finds Star Eating a Planet). Ähnliche Phänomene waren bereits als Sternenkannibalismus bekannt, aber einen Planeten so verschwinden zu sehen, was den Astronomen neu.

Kohlenstoff und Methan

Aber WASP-12b hat noch mehr Überraschungen zu bieten. In einer aktuellen Vorabveröffentlichung im Internet des Wissenschaftsmagazins Nature berichtet ein Team von Astronomen aus Großbritannien und den USA rund um Nikku Madhusudhan von der Princeton University über ihre Analyse der Zusammensetzung dieses sehr speziellen Exoplaneten.

Die Wissenschaftler nutzten ein Verfahren namens "Sekundäre Eklipse", das den Moment nutzt, wenn ein Planet hinter seinem Zentralstern verschwindet. Dabei wird das Spektrum des Lichts vor uns nach seiner Abwanderung aus dem Gesamtlicht untersucht. Die entsprechende winzige "Verdunkelung" lässt Rückschlüsse auf seine Beschaffenheit zu (vgl. Theory for the Secondary Eclipse Fluxes, Spectra, Atmospheres, and Light Curves of Transiting Extrasolar Giant Planets).

Nikku Madhusudhan und seine Kollegen benutzten das Spitzer Weltraumteleskop, um den Gasriesen erneut genau zu betrachten. Der Vergleich dieser Daten mit den bereits über ihn gesammelten, ergab Verblüffendes: WASP-12b ist eine von Kohle dominierte Welt. Ganz im Gegensatz zur Erde, die reich an Sauerstoff ist und über deutlich weniger Kohle verfügt. Nikku Madhusudhan erklärt:

Dieser Planet macht die erstaunliche Verschiedenheit der Welten da draußen deutlich. Das ist völlig neues Terrain und es wird Forscher motivieren, sich damit zu beschäftigen, wie Planeten aufgebaut sind, die reich an Kohle sind. Sie werden in jeder Hinsicht exotisch sein: in ihrer Entstehung, ihrem Innern und der Atmosphäre. WASP-12b ist ein heißer Planet und wie Jupiter ein Gasriese, aber es könnten sich in einem derartigen Planetensystem auch kleinere Gesteinsplaneten bilden.

Illustration des allmählichen Verschwindens von WASP 12b, den seine Sonne verzehrt. Bild: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Die Daten der Analyse des Lichts des Planeten auf vier verschiedenen Wellenlängen, speisten ein speziell zu diesem Zweck von Nikku Madhusudhan entwickeltes Simulationsprogramm, das verschiedene Variablen wie Temperaturverteilung und die Streuung vorhandener Moleküle wie Methan, Kohlendioxid, Wasser oder Ammoniak mit einbezieht.

So ergab sich ein Bild des Gasriesen WASP 12b, der nicht das erwartete Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnis von 0,5 (doppelt so viel Sauerstoff wie Kohle, wie etwa in unserer Sonne) ergab. Das Team ging davon aus, viel Wasserdampf und wenig Methan zu finden – aber genau das Gegenteil war der Fall: Die Forscher fanden mehr als 100 Mal soviel Methan wie nach den Modellen erwartet und der Verhältniswert von Kohlen- und Sauerstoff lag bei mehr als 1, er könnte sogar bis zu 2 betragen.

Damit ist der Exoplanet ganz anders als die Planeten unseres Sonnensystems. Die Erde besteht hauptsächlich aus Eisen, Sauerstoff und Silizium. Feldspate und Quarz sind die häufigsten Minerale. WASP 12b muss komplett verschieden sein, er könnte in seinem Innern, verhüllt von einem Gasmantel, Graphit, Diamanten oder andere, exotische Formen des Kohlenstoffs verbergen.

In seinem – oder in anderen – Sonnensystemen, könnten auch kühlere, kleinere Gesteinsplaneten existieren. Eine aufregende Idee, denn dort wäre wirklich alles völlig anders. Co-Autor Joseph Harrington von der University of Central Florida findet diese Vorstellung sehr inspirierend:

Eine von Kohlenstoff dominierte terrestrische Welt würde viele reine Kohleminerale haben – wie Diamanten oder Graphit, aber auch Kohleverbindungen wie Teer.

Eine Landschaft aus Diamantgebirgen und Teermeeren – das wird die Fantasie nicht nur von Science Fiction-Liebhabern beflügeln.

Aber da ist noch eine wichtige Frage: "Könnte Leben in einer solchen Umgebung gedeihen, mit wenig Sauerstoff oder Wasser?" Und Joseph Harrington verweist auf die erstaunlichen Erkenntnisse der Exobiologie über die vielen scheinbar lebensfeindlichen Umgebungen auf der Erde, in denen dennoch Leben existiert. Erst letzte Woche hatte die NASA der Öffentlichkeit Bakterien vorgestellt, die sich von Arsen ernähren (vgl. Leben gefunden, wie wir es noch nicht kannten). Kohlenstoff ist ein wichtiger Baustein des Lebens – wir sind auf ihm basierende Lebewesen. Vielleicht müssen wir das gar nicht in Frage stellen, um völlig anderes Leben zu finden, als wir es bislang kennen.

Auf WASP 12b ist kein Leben möglich, dazu ist der Planet zu heiß und unwirtlich. Aber es könnte weiter entfernt von seinem Zentralstern andere Kohle-Planeten geben, auf denen sich Lebensformen entwickelt haben könnten, die mit sehr wenig Wasser und Sauerstoff auskommen, und dafür umso mehr Methan in ihrer Umwelt goutieren. Wesen, die in einer Welt leben, wo Felsformationen aus Diamant bestehen, Hochzeitsringe dagegen mit extrem seltenen Glasklumpen bestückt werden..

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