Super-Erden: Fast wie zu Hause

astronews.com Redaktion

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Wäre die Erde auch nur ein wenig kleiner und hätte eine etwas geringere Masse, würde es auf ihr vermutlich keine Plattentektonik und damit eventuell auch kein Leben geben. Zu diesem Ergebnis kamen jetzt amerikanische Astronomen. Ihre Schlussfolgerung für die Suche nach anderen bewohnbaren Planeten im All: Auf Super-Erden könnte man sich durchaus zu Hause fühlen. (22. Januar 2008)

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mac

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Eine solche Super-Erde könnte nach Ansicht der Forscher zu einem Urlaubsort der Zukunft werden
ja. Mit einer Reisezeit von locker 400 Jahren (one way) eine wahre Goldgrube. :D

Aber wer weis schon was kommen wird? Virtueller Urlaub? Per Anhalter durch die Galaxis ;)

Herzliche Grüße

MAC
 

Eddy

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Ach ja, angenommen von den 400 Jahren werden 399 schlafend verbracht - da spar ich mir den Urlaub und flieg gleich wieder zurück :D
 

FUNtastic

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Irgendwie sind die Ausführungen der Forscher trivial. Man könnte es auch einfach so sagen: Es ist wahrscheinlich, dass es Planeten mit geologischen Gegebenheiten gibt, die, würde die Möglichkeit bestehen diese Planeten besuchen zu können, für uns von der Oberfläche aus betrachtet, ähnlich wie Gebiete auf der Erde aussehen würden.
Dazu noch etwas medienwirksames Geschwafel vom Urlaubsort der Zukunft.
Ach ja, Virgin Galactic hat heute sein neues Raumschiff vorgestellt, auf zu neuen Welten.

Grüße
Matthias
 

Bynaus

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Es ist statistisch gesehen recht unwahrscheinlich, dass die meisten erdähnlichen Welten im Universum grösser als die Erde sein sollen. Warum sind denn wir ausgerechnet auf einem derart kleinen Exemplar gelandet? Es wäre vielmehr zu vermuten, dass es auch nach oben einen - bisher noch nicht entdeckten - Killerfaktor gibt, so dass grössere Planeten nicht mehr lebensfreundlich sind und die Erde im (erwartungsgemässen) Mittelfeld aller "erdähnlichen" Planeten zu liegen kommt.
 

MichaMedia

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Die Gravitation spielt auch eine Rolle, wenn die Anziehung der Supererde 2,5 mal höher ist, wiegt ein 100kg Mann 250kg. Ich krieg ja schon Probleme wenn ich Getränkekisten schleppen muß, dann auch noch mein eigener Körper 2,5 mal schwerer, Danke nein. ^^
 

pauli

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Muskeln, Knochen, Sehnen usw. wären ja entsprechend angepasst (wir würden dem Neandertaler deutlich ähnlicher sein :)) aber auch da gibt es sicher eine Obergrenze, bei der die Muskeln mehr Energie verschlingen als sie an Arbeit verrichten können.

Hm, kann man diese Grenze irgendwie errechnen, gibt es eine allgemeingültige Formel/Vorgehen?
Ich denke es ist ähnlich wie bei einem Automotor, irgendwann verschlingt die Erhöhung der Drehzahl mehr Energie als an Beschleunigungsenergie rauskommt, der Leistungseinbruch erfolgt ziemlich abrupt.
 

Mahananda

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Hallo,

was mir in derm Artikel zu kurz kommt ist der Einfluss des Mondes auf die Plattentektonik. Ohne diesen wäre die Erde wahrscheinlich ebenso geologisch tot wie die Venus. Die Gezeitenreibung sorgt doch dafür, dass sich das Erdinnere ständig in Bewegung befindet und sich dabei zusätzlich aufheizt. Natürlich ist eine bestimmte Grenzmenge an radioaktivem Material notwendig, um den Silikatmantel verformbar zu erhalten (sonst wäre der Mond ebenfalls plattentektonisch aktiv), aber bereits bei Mars mit einer zehntel Erdmasse sind Ansätze zu einer Plattentektonik erhalten geblieben, die sich vielleicht über einen längeren Zeitraum fortgesetzt hätte, wenn ein massereicher Mond vorhanden gewesen wäre.

Eine Obergrenze zur Lebensfreundlichkeit ist im besprochenen Massebereich nicht auszumachen. Entscheidend ist das Vorhandensein von flüssigem Wasser in angemessenem Ausmaß (nicht zu viel, damit die komplexen Moleküle nicht durch Hydrolyse wieder zerstört werden, aber auch nicht zu wenig, um eine globale Verbreitung zu gewährleisten). Da Bakterien und Archäen auch unter extrem hohen Drücken existieren können, sehe ich da keine prinzipiellen Schwierigkeiten, dass sie auf einer "Super-Erde" entstehen können. Höherentwickeltes Leben hingegen bedarf engerer Druck- und Temperaturbedingungen. Doch auch hier sehe ich keine prinzipiellen Schwierigkeiten für die Entstehung entsprechend angepasster Lebensformen, da die Palette der Möglichkeiten durch Kohlenstoffchemie bei weitem nicht abzuschätzen ist. Allerdings dürfte es für technisch vorangeschrittene Zivilisationen erheblich schwieriger sein, Raumfahrt zu betreiben als uns.

Viele Grüße!
 

Orbit

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Micha

Du bist Dir aber bewusst, dass Dein Beispiel bereits einer Super-super-Erde entspricht, oder?
Bei gleich bleibender Dichte, müsste diese Erde nämlich bereits das 15,625fache an Volumen und Masse haben, damit an deren Oberfläche 2,5g entstünden. ;-)
Bei einem Faktor 2,5 für Masse und Volumen würden lediglich 1,3572g resultieren. Das wäre mit etwas Training wett zu machen.
Orbit
 
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Bynaus

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Die Dichte von terrestrischen Planeten skaliert etwa mit R=M^0.27. Die Oberflächengravitation skaliert mit G=M/R^2, das heisst, G=M/M^0.54 = M^0.46.

Demzufolge müsste eine Supererde also etwa 7.5 Erdmassen haben, um eine Oberflächenbeschleunigung von 2.5 g zu besitzen. Das ist vermutlich schon auf dem halben Weg zum kleinen Gasriesen... ;)
 

MichaMedia

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Die Dichte von terrestrischen Planeten skaliert etwa mit R=M^0.27. Die Oberflächengravitation skaliert mit G=M/R^2, das heisst, G=M/M^0.54 = M^0.46.

Demzufolge müsste eine Supererde also etwa 7.5 Erdmassen haben, um eine Oberflächenbeschleunigung von 2.5 g zu besitzen. Das ist vermutlich schon auf dem halben Weg zum kleinen Gasriesen... ;)

Liegt oder lag der Grenzwert zwischen Supererde und Gaszwerg nicht bei 14 Erdmassen?

Also ich bin da jetzt von 8-10 Erdmassen ausgegangen, da ich den Gliese 581d dabei im Kopf hatte, bezogen auf diesen Planeten und Bynaus seine Rechnung liege ich somit richtig Herr Orbit :D
 

Orbit

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Bynaus
Wie kommt man auf diesen auf die Grösse von erdähnlichen Planeten bezogenen Skalenfaktor für die Dichte? Aus den Verhältnissen der vier erdähnlichen Planeten unseres Sonnensystems allein kann man das ja wohl nicht schliessen; denn da fällt mindestens einer, der Merkur, völlig aus dem Rahmen.
Orbit
 

MichaMedia

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Bynaus
........
denn da fällt mindestens einer, der Merkur, völlig aus dem Rahmen.

Der Merkur ist auch völlig kaputt, der zählt nicht!

Orbit rechne nach deiner Formel mal für eine Supererde mit 8 Erdmassen, so wie es aussieht haben wir ja kaum was kleineres bisher und mein Urlaub für dieses Jahr ist noch nicht geplant.
 

Orbit

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Micha
Gratuliere!
Ich hab auch nicht behauptet, Du liegest falsch, hab nur nachgefragt.
Der Skalenfaktor für die Dichte war mir - im Gegensatz zu Dir - bisher halt nicht bekannt, und mit dem komme ich auf dasselbe Resultat wie Bynaus.
Orbit
 

Bynaus

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@MichiMedia

Liegt oder lag der Grenzwert zwischen Supererde und Gaszwerg nicht bei 14 Erdmassen?

Dann würde Uranus direkt an der Grenze liegen. In der Regel geht man davon aus, dass ein terrestrischer Planet ab etwa 8-10 Erdmassen eine "Runaway"-Wasserstoffakkretion starten kann, die Grenze muss also irgendwo dort liegen, ist aber vermutlich fliessend. Planeten, die sich später gebildet haben, können vermutlich nur noch wenig Gas akkretieren, im Vergleich zu solchen, die sich früh gebildet haben. So könnte es vielleicht "frühe Gasriesen" mit Kernen von 8 Erdmassen geben, und "späte Felsplaneten" mit 12 Erdmassen...

@Orbit:

Wie kommt man auf diesen auf die Grösse von erdähnlichen Planeten bezogenen Skalenfaktor für die Dichte?

Aus EoS-Berechnungen ("Equation of State"). Man simuliert das Verhalten von bestimmten Materialien anhand von Materialkoeffizienten, die man in empirischen Tests ermittelt hat. Ich sagte ja, dass dieser Zusammenhang so nur für Planeten terrestrischer Zusammensetzung gilt. Merkur ist nicht terrestrischer Zusammensetzung, sondern eher stark metallisch. Für diese Objekte gibt es einen anderen Skalenfaktor.

Es gab vor ein paar Monaten eine Arbeit, wo man diese Skalenfaktoren für alle möglichen Objekte durchgerechnet hat, von reinen Kohlenmonoxid-Planeten über Wasser-Gestein-Planeten bis zu reinen Eisenplaneten.
 
Zuletzt bearbeitet:

mac

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Hallo Orbit,

ein Extrembeispiel für die Ursache dieser Skalierung findest Du z.B. hier
Dieser Kern erstreckt sich vom Zentrum bis zu etwa einem Viertel des Radius der sichtbaren Sonnenoberfläche. Obwohl der Kern nur 1,6 % des Sonnenvolumens ausmacht, sind hier rund 50 % der Sonnenmasse konzentriert.

Herzliche Grüße

MAC
 

Orbit

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Danke Bynaus und mac!
Dieselbe Gesetzmässigkeit wie bei gasförmigen Himmelskörpern gilt also auch bei erdähnlichen, auch wenn hier die Skalenschritte anders sind.
Orbit
 

mac

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Hallo Orbit,

Dieselbe Gesetzmässigkeit wie bei gasförmigen Himmelskörpern gilt also auch bei erdähnlichen, auch wenn hier die Skalenschritte anders sind.Orbit
ja, und es kommen auch, abhängig vom Material und vom Druck und Temperatur 'Phasenübergänge'/'Phasensprünge' dazu, die diesen Verlauf nicht linear und nicht stetig machen. Und es gibt sicher noch etliche weitere Einflüsse, die ich gar nicht kenne.

Herzliche Grüße

MAC
 

MichaMedia

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Kommen wir nebenbei aber mal zum eigentlichen Thema zurück, die Frage ist doch zunächst, wieviel G halten wir dauerhaft über eine gewisse Zeit aus, mit Training wie Orbit es so schön sagte.
Ich würde mal behaupten, das der Mittelwert um die 1,5G liegt, was eigentlich schon recht viel ist (beim laufen). Demnach sollte eine Supererde nicht mehr als 3,5 - 4 Erdmassen beinhalten und so einen müssen wir erst finden.
 

mac

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Hallo Micha,

die Frage ist doch zunächst, wieviel G halten wir dauerhaft über eine gewisse Zeit aus, mit Training wie Orbit es so schön sagte.
Ich würde mal behaupten, das der Mittelwert um die 1,5G liegt,
diese Frage ist alles andere als leicht zu beantworten und hängt im richtigen Leben ja auch nicht nur von der Gravitation ab.

Dein Ansatz nehme ich an, liegt bei den vorkommenden Gewichtsschwankungen, die ein 'noch komfortables' Leben zulassen?

Bei 1,5 facher Schwerkraft, brauchen wir im Stehen für die Durchblutung des Gehirns einen höheren Blutdruck. Das vertragen die Blutgefäße auf Dauer nicht. Die Regelung des Blutdrucks ist aber ziemlich kompliziert und ich glaube auch bis heute nicht vollständig verstanden. Unter Anderem erfolgt sie auch durch Druckrezeptoren in den Waden. Ein Problem, daß bei den Astronauten in der Schwerelosigkeit mit umgekehrtem 'Vorzeichen' auftritt.

So lange wir nicht gezielt unser Erbgut verändern können, wird diese Anpassung wohl nur über Selektion ablaufen können. Wenn man das akzeptiert, dann gibt es aber bei der Gravitation, wahrscheinlich lange vor biologischen Grenzen physikalische, die aus einem solchen Planeten eben einen Gasriesen machen.

Ein weiteres Problem: Die Atmosphäre. Je größer die Schwerkraft, um so mehr Gas wird der Planet an sich binden. (Ja, ich glaube auch nicht, daß das eine ganz starre Regel ist) Der Druck an seiner Oberfläche wird somit nicht proportional zu seiner Schwerkraft, sondern schneller wachsen. Auch hier gibt es (Siehe Tauchphysik) Grenzen, die wir nicht problemlos überschreiten können.

Das waren nur zwei Gebiete, die mir dazu spontan einfallen. Ich glaube aber nicht, daß das mehr als nur die Spitze des Eisberges war. ;)

Herzliche Grüße

MAC
 
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