Wahrscheinlichkeit für außerirdisches Leben steigt und steigt: Auch rotationsgebundene Felsplaneten um Rote Zwerge können planetare Magnetfelder haben

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Künstlerische Darstellung eines lebensfreundlichen Planeten mit zwei Monden, der einen Roten Stern umkreis (Illu.).

Copyright: NASA/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics/D. Aguilar

Seattle (USA) – Auch erdartige Planeten, die an kleine und lichtschwache Sterne, sogenannte Rote Zwerge,  rotationsgebunden sind – diesen also wie der Mond der Erde immer die gleiche Seite zuwenden – haben wahrscheinlich planetare Magnetfelder. Diese schützen mögliches Leben auf den Oberflächen dieser Planeten vor der schädlichen Strahlung ihrer Sterne. Bislang glaubten Planetenforscher, dass solche Planeten wahrscheinlich keine Magnetfelder entwickeln könnten. Da Rote Zwerge die zahlenmäßig größte Sternenkategorie im Universum darstellen, erhöht sich mit der Erkenntnis zugleich auch die Wahrscheinlichkeit für Leben im Universum erneut um ein Vielfaches.

Wie das Team um Peter Driscoll und Rory Barnes von der University of Washington aktuell im Fachjournal “Astrobiology” (DOI: 10.1089/ast.2015.1325) berichten, sind Rote Zwerge die im Universum am meisten vertretene Sternenkategorie. Planeten, die diese Sterne innerhalb der sogenannten habitablen Zone nah genug umkreisen, damit auf ihren Oberflächen aufgrund gemäßigter Temperaturen Wasser in flüssiger Form existieren kann, sind für irdische Astronomen leichter zu beobachten, da sie bei einem Transit mehr Licht ihres Sterns verdecken, als ähnlich große Planeten, die große und helle Sterne umkreisen. Zugleich bedeutet die geringere Größe und geringere Lichtstärke aber auch, dass auch ihre habitable Zone vergleichsweise viel näher am Stern selbst liegt als angesichts größerer Sterne.

Aus diesem Grund sind aber Planeten, die innerhalb dieser “grünen Zone” ihren Stern umkreisenden, aufgrund ihrer Nähe zum Stern auch stärker dessen Anziehungskraft  ausgesetzt. Auf diese Weise ist es sehr wahrscheinlich, dass sie auch an die Rotation ihres Sterns gebunden sind, diesem also – genau wie der Mond unserer Erde – immer die gleiche Seite zuwenden. Hinzu sorgt die Anziehungskraft des Sterns auch dafür, dass im Innern solcher Planeten Hitze entsteht, die sich ebenfalls schwerkraftmäßig an die Rotation des Sterns bindet. Auf diese Weise macht Jupiter etwa seinen Mond Io zum vulkanisch aktivsten Körper in unserem Sonnensystem.

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In ihrer Studie wollten die Wissenschaftler untersuchen, ob derartig rotationsgebundene Planeten über die Zeit hinweg durch diese Prozesse regelrecht gegrillt werden aber auch, welche Auswirkung die gebundene Rotation langfristig auf möglicherweise innerhalb der habitablen Zone um Rote Zwerge vorhandene planetare Magnetfelder dieser Planeten hat.

In ihren Simulationen anhand von Computermodellen untersuchten die Forscher Sterne von der Größe unserer Sonne bis hinunter auf Sterne, die gerade einmal ein Zehntel so groß sind wie unser Zentralgestirn. Durch die Kombination der neuen mit früheren Modellen, glauben die Wissenschaftler nun sehr viel realistischere Vorstellungen davon gewonnen zu haben, was genau im Innern dieser Planeten genau vor sich geht.

“Bislang vertraten die meisten Planetenwissenschaftler die Vorstellung, dass rotationsgebundene Planeten wahrscheinlich über keine schützenden Magnetfelder verfügen”, erläutert Barnes. “Aus diesem Grund wären diese Planeten auch gänzlich von der Aktivität ihres Sterns abhängig. Unsere Forschungsergebnisse legen nahe, dass diese Vorstellung aber wahrscheinlich falsch ist.”

Das Magnetfeld eines Planeten, wie das Erde, entsteht durch das Abkühlen des Planeteninneren, geht von dessen Kern aus und schirmt die Planetenoberfläche vor den geladenen und schädlichen Partikeln des Sonnenwindes ihres Sterns ab und verhindert zudem, dass eine vorhandene Atmosphäre ins All entweichen kann.

Tatsächlich, das zeigen die neuen Simulationen der Forscher, könnte die rotationsgebundene Erhitzung einem planetaren Magnetfeld nicht abträglich sein, sondern dieses sogar noch unterstützen, wodurch auch die Wahrscheinlichkeit für Leben auf einem solchen Planeten steigt.

Der Grund für den erstaunlichen Effekt: Je mehr rotationsgebundene Erhitzung des Mantels den Planeten aufwärmt, umso stärker wirkt sie auch streuend auf die Hitze, wodurch sich der Kern abkühlt und die Entstehung eines Magnetfeld fördert.

In den meisten Simulationen hielt das Magnetfeld auch für die gesamte Lebensdauer der Planeten an, berichten die Forscher: “Wir waren wirklich begeistert, als wir bemerkten, dass die rotationsgebundene Erhitzung einen Planeten sogar vor dem schädlichen Einfluss ihres nahen Sterns schützen kann, da sie es dem Kern ermöglicht, abzukühlen. Genau auf diese Weise entstehen die meisten planetaren Magnetfelder.”

“Da Sterne mit geringer Masse in den frühen Phasen ihres Sternenlebens – also während der ersten Milliarden von Jahren – am aktivsten sind, können die Magnetfelder also genau zur richtigen Zeit existieren, wenn das Leben sie am meisten braucht”. Am stärksten sei der Effekt bei Planeten innerhalb der habitablen Zone im Umfeld kleiner Sterne mit einer Masse von weniger als der Hälfte unserer Sonne.

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