Neue Analysen zeigen: TRAPPIST-1-Planeten wahrscheinlich wasserreich

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Künstlerische Darstellung eines Blick ins TRAPPIST-1-System (Illu.).

Copyright: ESO/M. Kornmesser

Bern (Schweiz) – Der gerade einmal 40 Lichtjahre entfernte Zwergstern TRAPPIST-1 wird von nicht weniger als sieben in etwa erdgroße Felsplaneten umkreist. Neue Analysen legen jetzt nahe, dass bei einigen dieser Planeten bis zu 5 Prozent ihrer Masse in Form von Wasser vorliegen könnten. Das sind etwa 250 Mal mehr als die Ozeane der Erde.

Wie das Team um Simon Grimm von der Universität Bern aktuell im Fachjournal “Astronomy & Astrophysics” berichtet, haben sie das TRAPPIST-1-System anhand von sehr komplexe Computermodellierungsmethoden auf der Grundlage aller verfügbaren Daten analysiert, darunter sind die Daten der Teleskopen der Europäischen Südsternwarte (ESO), des NASA-Weltraumteleskope “Spitzer” und “Kepler” sowie neuste Daten der fast fertiggestellten SPECULOOS-Anlage am Paranal-Observatorium der ESO in Chile.

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“Während die inneren und damit heißeren Planeten, wahrscheinlich eine dichte, aus Wasserdampf bestehende Atmosphäre besitzen, handelt es sich bei den entfernte Planeten vermutlich Eiswelten”, berichtet Grimm und führt dazu weiter aus: “Am erdähnlichsten ist hingegen vermutlich der vierte Planet, zumindest was seine Größe, Dichte und die Menge der Strahlung, die er von seinem Stern erhält anbetrifft. Von den sieben bekannten Planeten des Systems scheint dieser derjenige mit dem größten Gehalt an Gestein zu sein und hat zudem das Potenzial, Wasser in flüssiger Form zu beherbergen.”

Damit legen die Messungen der Dichte der Planeten in Kombination mit Modellen ihrer Zusammensetzung deuten darauf hin, dass die sieben TRAPPIST-1-Planeten keine unfruchtbaren Gesteinswelten sind: “Sie scheinen beträchtliche Mengen an flüchtigem Material zu enthalten, wahrscheinlich Wasser, das in manchen Fällen bis zu 5 Prozent der Masse des Planeten ausmacht – eine gewaltige Menge: Im Vergleich dazu besteht die Erde nur zu etwa 0,02 Massenprozent aus Wasser!”, so die Autoren der neuen Studie.


Die Planeten sind hier im selben Maßstab dargestellt, aber nicht  an der korrekten Position relativ zueinander.

Copyright: ESO/M. Kornmesser

Während die Dichte zwar wichtige Hinweise auf die Zusammensetzung der Planeten gibt, sagt aber nichts über die Bewohnbarkeit aus. “Unsere Studie ist jedoch ein wichtiger Schritt nach vorn, da wir weiterhin untersuchen, ob diese Planeten Leben beherbergen könnten”, erläutert Brice-Olivier Demory von der Universität Bern und Ko-Autor der Studie.

Laut den neusten Berechnungen haben TRAPPIST-1b und c, die innersten Planeten, haben wahrscheinlich einen festen Gesteinskern und sind von Atmosphären umgeben, die viel dicker sind als die der Erde. TRAPPIST-1d ist mit etwa 30 Prozent der Masse der Erde der leichteste der Planeten. Die Wissenschaftler sind sich nicht sicher, ob er eine ausgedehnte Atmosphäre, einen Ozean oder eine Eisschicht beherbergt.

Hintergrund: Hubble analysiert TRAPPIST-1
Zeitgleich mit der Analyse der Forscher um Grimm haben US-Astronomen die Ergebnisse einer ersten spektrografische Analyse der Atmosphären der TRAPPIST-1-Planeten mit dem Hubble-Weltraumteleskop im Fachjournal “Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-017-0374-z) veröffentlicht. Die Ergebnisse zeigen, dass zumindest die drei TRAPPIST-1-Planten d, e und f nicht von fluffigen, wasserstoffreichen Atmosphären wie etwa der Neptun unseres Sonnensystems umgeben sind. Stattdessen besitzen sie offenbar kompakte Atmosphäre wie Erde, Venus und Mars.

Weitere Untersuchungen sind nun notwendig, um den Wasserstoffgehalt der Atmosphäre des vierten Planeten (g) zu bestimmten. Wasserstoff ist ein Treibhausgas, das einen sternnahen Planeten einhüllt und ihn bis zur Lebensfeindlichkeit erhitzt.

Überrascht waren die Wissenschaftler darüber, dass TRAPPIST-1e der einzige Planet im System ist, der etwas dichter als die Erde ist, was darauf hindeutet, dass er einen dichteren Eisenkern haben könnte und nicht unbedingt eine dicke Atmosphäre, Ozean oder Eisschicht haben muss. Noch sei unklar, warum TRAPPIST-1e in seiner Zusammensetzung so viel gesteinshaltiger zu sein scheint als der Rest der Planeten. In Bezug auf Größe, Dichte und die Menge der Strahlung, die er von seinem Stern erhält, sei er jedoch der Planet, der unserer Erde am ähnlichsten ist.

TRAPPIST-1f, g und h seien hingegen weit genug vom Mutterstern entfernt, dass Wasser an ihrer Oberfläche zu Eis gefroren sein könnte. Wenn sie dünne Atmosphären haben, enthalten sie wahrscheinlich keine schweren Moleküle wie z.B. Kohlendioxid, das wir auf der Erde finden.

“Es ist interessant, dass die dichtesten Planeten nicht diejenigen sind, die dem Stern am nächsten sind, und dass die kühleren Planeten keine dichten Atmosphären haben können”, bemerkt Caroline Dorn von der Universität Zürich und ebenfalls Ko-Autorin der Studie.


Diese Infografik vergleicht das Planetensystem TRAPPIST-1 mit dem inneren Sonnensystem und den vier galileischen Monden des Planeten Jupiter.

Copyright: NASA/JPL-Caltech

Das TRAPPIST-1-System wird auch in Zukunft im Mittelpunkt intensiver Untersuchungen mit vielen bodengebundenen und weltraumbasierten Einrichtungen stehen, darunter das Extremely Large Telescope der ESO und das “James Webb Space Telescope” von NASA, ESA und CSA.

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