Extrasolare Planeten: Gezeiten machen habitable Zonen unbewohnbar

astronews.com Redaktion

Registriertes Mitglied
Bei der Suche nach einem extrasolaren Planeten auf dem erdähnliche Bedingungen herrschen, konzentriert man sich meist auf die sogenannte habitable Zone um ferne massearme Sonnen. Doch das ist vielleicht die falsche Strategie, wie eine jetzt veröffentlichte Studie nahelegt. Durch Gezeiten kann nämlich die habitable Zone um massearme Sterne unbewohnbar werden. (25. Februar 2011)

Weiterlesen...
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Naja. Alles nicht so furchtbar neu...

Auf erdähnlichen Planeten in der habitablen Zone um massearme Sterne gäbe es demnach keine Jahreszeiten. Das wiederum verursacht enorme Temperaturunterschiede zwischen den Polen und dem Äquator. Sie bewirken extreme Winde und langfristig ein Ausfrieren der Atmosphäre an den Polen und eine Evaporation am Äquator.

Die Venus, die ja auch mit einer Neigung von fast -90° zur Ekliptik rotiert, hat allerdings keine solchen Probleme. Aber okay, die Venus hat auch keine lebensfreundlich-dünne Atmosphäre.

Als zweiter Effekt tritt, ähnlich wie auf dem Jupitermond Io, welcher von globalem Vulkanismus gekennzeichnet ist, zwischen massearmen Sternen und terrestrischen Planeten in der habitablen Zone eine starke Gezeitenheizung auf.

Gezeiten heizen nicht zwingend auf. Dafür muss die Bahn des Planeten leicht elliptisch sein, und damit sich dies erhält, braucht es einen weiteren Planeten, der diese Exzentrizität aufpumpt. Wenn der nicht vorhanden ist, gibt es auch keine extreme Gezeitenheizung.

Zudem sieht man ja bei Europa, dass das auch einfach eine Goldilocks-Frage ("nicht zu wenig, nicht zu viel") ist: ist der Planet (Mond) zu nahe, verdampft alles Eis, ist er zuweit weg, gefriert alles - in einer Zone dazwischen hingegen sind die Bedingungen gerade so, dass ein Ozean erhalten werden kann.

Das bedeutet, innerhalb eines Bahnumlaufs erfolgt dann nur eine Eigendrehung des Planeten. In diesem Zustand wird nur noch eine Hälfte des Planeten vom Stern bestrahlt und erhitzt, während die andere in ewiger Dunkelheit ausfriert.

Dazu gibt es eine Reihe von Arbeiten, die zeigen, dass bereits eine 1 bar Atmosphäre CO2 auf einem erdähnlichen Planeten genügend Wärme halten kann, um ein solches Ausfrieren zu verhindern. Gibt es die Gezeitenheizung aus dem oben angesprochenen Punkt, kann auch diese helfen, die Atmosphäre zu erwärmen.

Das alles sagt uns, dass ein allfällig bewohnter Planet eines Roten Zwerges wie die Erde über eine ziemlich delikate "Goldilocks"-Position verfügen muss, in dem sich die Faktoren so addieren, dass ein bewohnbares Klima erhalten bleibt. Alles in allem dürfte das nicht an allzuvielen Orten der Fall sein.
 

Yadgar

Registriertes Mitglied
Gezeiten machen habitable Zonen unbewohnbar

High!

Laut http://www.astronews.com/news/artikel/2011/02/1102-031.shtml scheint es ja in den habitablen Zonen von Hauptreihensternen der Spektralklasse M (ich gehe mal davon aus, dass M-Sterne gemeint sind) nicht wirklich gemütlich zu sein... dass die Rotationsachsen durch die Gezeitenkräfte des nahen Sterns in die Bahnsenkrechte gezwungen werden, leuchtet mir intutiv ein. Aber ich verstehe nicht, wieso Polargebiete ohne Jahreszeiten (also ewiger Dämmerung anstelle eines Wechsels zwischen ständiger Nacht und ständigem Tag) kälter sein sollen als mit Jahreszeiten...

Und abgesehen davon: hätten da nicht auch die Dichte der Atmosphäre sowie die Verteilung von Land- und Meeresflächen ein erhebliches Wort mitzusprechen? Die irdische Antarktis wäre doch sicherlich längst nicht so kalt, wenn sie ähnlich wie die Arktis hauptsächlich aus Ozean bestünde. Und je dichter die Atmosphäre, desto größer auch die Wärmetransportfähigkeit durch Winde - auf der Venus herrscht ja auch überall dieselbe Temperatur (von höhenbedingten Variationen abgesehen, die Maxwell Montes sind kühler als die Tiefebenen...), obwohl ihre Rotationsachse ebenfalls annähernd senkrecht auf der Bahnebene steht.

Hat jemand eine Idee, welche Spektralklasse bzw. Oberflächentemperatur ein Hauptreihenstern mindestens haben muss, damit ein Planet von Erdmasse in seiner habitablen Zone auch nach 4,5 Mrd. Jahren noch nicht gebunden und/oder senkrecht zur Bahnebene rotiert?

Bis bald im Khyberspace!

Yadgar
 

GeorgHermann

Registriertes Mitglied
"Gezeiten machen Welten unbewohnbar"

Dank an astronews für den lesenswerten Artikel.

Angemerkt sei jedoch:

Gezeiten sind keineswegs immer lebensfeindlich. Im Gegenteil: Auf der Erde haben sie vielleicht zur Vielfalt der Arten beigetragen.

Warum? Statt vieler eigener Wort sei zitiert, was die Astrophysikerin Evelyn Baldwin hierzu schrieb: „( … ) The regular and sizealbe fluctuations in sea level creates an environment exclusive to the Earth, where life is exposed to both immersion in water and exposure to air in the space of just a few hours. This provides an “inter-tidal habitat” that would likely have encouraged life to leave the oceans and adapt to living on land” (Evelyn Baldwin, What if the Earth didn`t have a Moon”, Astronomy Now, March 2008, page 60).

Dieses inter-tidal habitat war in der Frühzeit der Erde sogar noch grösser als heute. Damals hatte der Mond die Erde kaum abgebremst. Er war der Erde viel näher und seine Gezeitenwirkung war stärker.
 

Franz_F

Registriertes Mitglied
Ohne den vollständigen Artikel darüber zu disskutieren ist halt recht mühsam.
Kann irgendwer den "zugänglich" machen. (pn - email)
 

Robitobi

Registriertes Mitglied
Ein Guttenbergscher Aufsatz..

Ein zusammengeschusterter Artikel aus schon seit längerem Bekannten
physikalischen Gesetzmäßigkeiten- in einer Fachzeitschrift veröffentlicht -mit dem Anspruch - irgendetwas Neues entdeckt zu haben......

Was mich besonders an diesem Machwerk stört ,ist die Tatsache , das mal
wieder die Einzigartigkeit des Sonnensystems und speziell des Lebens auf der Erde ein Denkmal gesetzt werden soll.

Noch hat man kein einzigen Gesteinsplaneten um eine rote Zwergsonne in der "habitablen" Zone entdeckt - geschweige untersuchen können und schon steht bei manchen Wissenschaftlern fest- Da kann es kein Leben geben!

Selbst wenn es keine Jahreszeiten gäbe-- Noch nie was gehört von Meersströmungen, Tief- und Hochdruckgebieten, Globale atmosphärische Jetstreams, die für den notwendigen Temperaturausgleich sorgen??

Klar- wenn der Planet seiner Sonne ständig dieselbe Seite zuwendet ,ist das
nicht gerade lebensfreundlich-- aber lasst denselben Planeten als Mond um einen großen Gasplaneten in der habitablen Zone um eine Zwergsonne kreisen- schon sieht die Sache ganz anders aus - und große Gasplaneten gibt es offensichtlich buchstäblich wie Sand am Meer im Universum--
 

Kibo

Registriertes Mitglied
Hmm aber die Idee finde ich interessant.
Wie würde sich denn ein Mond um einen Gasriesen verhalten der sehr nahe um einen roten Zwerg kreist?
Hätte dieser eine synchronisierte Rotation um seinen Planeten, um seinen Stern, wird er von beiden zerrissen oder gleichen sich die Kräfte aus, sodass er seine Eigenrotation behält? Oder wird er vielleicht sogar rausgegkegelt oder verschluckt?

mfg
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Wie würde sich denn ein Mond um einen Gasriesen verhalten der sehr nahe um einen roten Zwerg kreist?

Die Idee ist auch alt, so alt fast wie die moderne Exoplanetenforschung. Es gibt mehrere Probleme:
1.) wenn der Mond so nahe am Planeten kreisen muss, dass er einen erdähnlichen Tag-Nacht-Zyklus hat, dann ist er dem Planeten auch so nah, dass seine Atmosphäre von den Strahlungsgürteln des Planeten bombardiert und erodiert wird.
2.) durch seinen Gasriesen bekommt der Planet deutlich mehr grosse Einschläge ab als wenn er einfach allein um den Stern kreisen würde.
3.) ist gar nicht klar, ob so grosse Monde überhaupt entstehen können. In unserem System haben alle Gasriesen relative totale Mondmassen von etwa 1:5000. Bei diesem Verhältnis muss der Planet schon sehr gros sein (ca. 16 Jupitermassen, dh, ein Brauner Zwerg!) um einen so massiven Mond überhaupt plausibel zu machen.

Natürlich gibt es zu allen Einwänden mögliche Auswege: eine sehr dichte Atmosphäre und ein eigenes Magnetfeld, ein System das arm an Asteroiden und Kometen ist, ein eingefangener Planet als Mond... Allerdings sind das alles Spezialbedingungen, die auch zuerst so eintreten müssen. So wie es heute aussieht, ist nicht zu erwarten, dass grosse Gasriesenmonde die bessere (oder weiter verbreitete) bewohnbare Umgebung im Universum sind.

@TomTom333: Hast du die Exzentrizität gesehen? Zudem dürften allfällige Monde zu kalt sein. Bei 0.78 Sonnenmassen sind es nur etwa 40% Strahlungsleistung, die HZ (1.38 AU in unserem Sonnensystem) endet bei ca. 0.84 AU.
 
Zuletzt bearbeitet:

Kibo

Registriertes Mitglied
Hi Bynaus,

Ich war jetzt eigentlich nicht an der Habilität sondern eher an der Mechanik in einem solchen System interessiert.

Gruß Kibo
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
@Kibo: Stimmt, das hatte ich ganz überlesen... :)

Hätte dieser eine synchronisierte Rotation um seinen Planeten, um seinen Stern, wird er von beiden zerrissen oder gleichen sich die Kräfte aus, sodass er seine Eigenrotation behält? Oder wird er vielleicht sogar rausgegkegelt oder verschluckt?

Die Hillsphäre sagt, wie weit ein Planet von seinem Stern entfernt sein kann, ohne dass ihn sich der Stern schnappt. Stabile Bahnen gibts etwa hinaus bis zu einer halben Hillsphäre. Bei der Erde ist die Hillsphäre etwa 1.5 Mio km, dh, ein Mond könnte die Erde bis hinaus zur doppelten Mondentfernung umkreisen.

Nun müsste man also erst einmal die Hillsphäre des Planeten berechnen. Mit typischen Werten für Gezeitenparameter kann man darüber hinaus berechnen, wie lange es dauert, bis eim Mond auf einer bestimmten Bahn synchronisiert wird - in der Regel geht es für alle möglichen Anfangsparameter erstaunlich schnell, selten mehr als eine Milliarde Jahre.

Eine wichtige Auswirkung sind die Gezeiten des Sterns auf den Gasriesen. Wenn er synchronisiert wird, ist der Mond langfristig verloren, denn jeder Mond muss seinen Planeten stets schneller umlaufen, als dieser um den Stern kreist, was bedeutet, dass die Gezeitenkräfte einen Mond eines synchronisierten Gasriesen letztlich vom Himmel holen. Beziehungsweise, er wird hinunterspiralen und an der Roche-Grenze zerbrechen.
 

TomTom333

Registriertes Mitglied
.....

@TomTom333: Hast du die Exzentrizität gesehen? ......

F..k Hatte ich nicht!
Ist natürlich schon Extrem. Aber das spricht eigentlich dafür das sich da in diesem System noch was aufhält.


Zitat: die HZ (1.38 AU in unserem Sonnensystem) endet bei ca. 0.84 AU.
#
Klar auch das spricht nicht gerade für die Bewohnbarkeit. Doch die Gezeitenkräfte könnten die fehlende Wärme ersetzen. Dazu eine ziemlich dichte Atmosphäre.. und fertig ist der Lack......
Darum sagte ich ja....... Ein 2. Blick lohnt.....Das Massenverhältnis stimmt und das der Braune Zwerg aus Staubsauger für Einschläge fungiert könnte (und ich wiederhole KÖNNTE) viel Wasser bedeuten.

Tom
 

sirius3100

Registriertes Mitglied
Wieviel Strahlungsenergie gibt eigentlich so ein brauner Zwerg ab?
Vielleicht braucht es die Gezeitenkräfte ja nichtmal um einen etwaigen Mond warm genug zu bekommen.
 
Zuletzt bearbeitet:

sirius3100

Registriertes Mitglied
Naja fast keine ist mir schon klar. Aber in sehr begrenztem Rahmen findet ja auch beim braunen Zwerg Kernfusion statt (nur halt nicht über die Proton-Proton-Kette), was den braunen Zwerg ja schließlich von einem Gasriesen unterscheidet.
Leider finde ich irgendwie nichts dazu wiewenig Energie das genau liefert (also irgendeine Massen-Leuchtkraft-Relation für braune Zwerge wäre nett). Viel Energie kann das natürlich nicht sein. Aber vielleicht reicht die Energie ja aus einen etwaigen Mond der ja zusätzlich auch noch Energie von dem Stern abbekommt weit genug aufzuheizen (ich würde zumindest gerne wissen ob bei einem Mond der um einen braunen Zwerg kreist die erhaltene Strahlungsenergie oder die durch Gezeitenkräfte erhaltene Energie überwiegt).
 
Zuletzt bearbeitet:

Alex74

Registriertes Mitglied
Wichtiger als die effektive Strahlung ist der kurze Zeitrum, in dem ein Brauner Zwerg Kernfusion betreibt. Hier wird nur Deuterium und Tritium verheizt, was naturgemäß nur in geringem Umfang vorhanden ist; daher wird nur einige Millionen Jahre lang fusioniert, dann ist der Ofen aus.

Gruß Alex
 
Oben