Auf Supererden könnte es Ozeane regnen
Redaktion
/ Pressemitteilung des DLR astronews.com
19. Februar 2018
In den Atmosphären von Supererden geht es turbulent zu: Nach
jetzt vorgestellten Untersuchungen könnte dort Wasserstoff und Sauerstoff zu
Wasser verbrennen und dadurch gewaltige Wassermengen auf die Planeten
niederregnen. Dieser Prozess könnte dafür sorgen, dass Planeten in noch jungen
Systemen keine größeren Wassermengen verlieren.
Das DLR-Team untersuchte in der Studie
sogenannte Supererden, die um einen relativ
kühlen M-Stern kreisen.
Bild: NASA, ESA und G. Bacon (STScI) [Großansicht] |
In der Atmosphäre von Exoplaneten verbrennen hohe Konzentrationen von
molekularem Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Diese blitzartige Reaktion
bestimmt die Zusammensetzung der Atmosphäre und schützt Planeten vor
Wasserverlust. Dies zeigten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des
Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einer aktuellen Studie.
Wenn in der planetaren Atmosphäre das richtige Niveau von molekularem
Wasserstoff und Sauerstoff erreicht ist, kann es in einer sehr schnellen
Reaktion zur Bildung von Wasser kommen. Das Team aus dem DLR-Institut für
Planetenforschung berechnete, dass der Mechanismus, der durch Lichtblitze in der
Atmosphäre oder durch hochenergetische kosmische Strahlung in Gang gesetzt wird,
sehr große Mengen an Wasser freisetzen kann, die dann auf die Oberfläche fallen.
"Diese lokalen Verbrennungen äußern sich durch eine schnelle Freisetzung von
Energie in Form von Licht, Hitze und Schall. Es ist dieselbe Reaktion, die
Raketen vorantreibt", erklärt DLR-Wissenschaftler Dr. John Lee Grenfell. So
können Mengen entstehen, die bis zu zehnmal so groß sind wie irdische Ozeane.
Bei noch jungen Planetensystemen wird das vorhandene Wasser, das sehr
wahrscheinlich durch Kometeneinschläge geliefert wurde, durch starke Bestrahlung
des Sterns gespalten. So entstehen molekularer Sauerstoff und Wasserstoff.
Wasserstoff kann dem Schwerefeld des Planeten leicht entkommen, während sich der
molekulare Sauerstoff in der Atmosphäre ansammelt. Ohne Recycling-Prozesse geht
das Wasser in großen Mengen verloren und Ozeane werden trocken gelegt.
Das Team um Grenfell untersuchte sogenannte "Supererden" - Planeten, deren
Masse nicht größer ist als zehn Erdmassen und deren Radius zwischen einem und
zwei Erdradien liegt - die um einen relativ kühlen M-Stern kreisen. Mit dem
Recycling-Mechanismus, den Grenfell und sein Team beschreiben, kann der
Wasserverlust von Supeerden gebremst werden.
Durch die Spaltung des Wassers reichert sich nach und nach immer mehr
molekularer Sauerstoff in der Atmosphäre an. Wird ein bestimmter Grenzwert
überschritten, kommt es zur Reaktion. Bei sehr trockenen Planeten kann
molekularer Sauerstoff entstehen, wenn Kohlendioxid durch die Lichtenergie des
Sterns aufgespalten wird. So ist auch hier eine Verbrennung mit Wasserstoff zu
Wasser möglich. Wie genau dieses Wasser als Niederschlag erscheinen würde, ist
noch offen und kann Teil zukünftiger Arbeiten sein.
Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift The Astrophysical Journal erscheinen soll.
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