Webb-Teleskop findet keine Hinweise für Atmosphäre um nahen, erdartigen Exoplaneten TRAPPIST-1

Montéal (Kanada) – Der Planet „TRAPPIST-1 d“ gilt nicht nur wegen seiner Größe und Zusammensetzung als erdartig, der nahe Exoplanet umkreist seinen Stern, TRAPPIST1-1, auch innerhalb dessen potenziell lebensfreundlicher Zone. Neue Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop konnten nun jedoch zumindest keine erdartige Atmosphäre um den Planeten feststellen und dämpfen damit bisherigen Hoffnungen zumindest auf erdartiges Leben.

Wie das Team um Caroline Piaulet-Ghorayeb von der University of Chicago und dem Trottier Institute for Research on Exoplanets (IREx) an der Université de Montréal aktuell im Fachjournal „Astrophysical Journal“ (DOI: 10.3847/1538-4357/adf207) berichtet, haben sie mit dem James Webb Space Telescope (JWST) den in etwa erdgroßen TRAPPIST-1-Planeten ins Visier genommen, um zu überprüfen, ob er auch eine lebensförderliche Atmosphäre besitzt. „Zum jetzigen Zeitpunkt können wir jedoch ‚TRAPPIST-1‘ von der Liste potenzieller Erdzwillinge oder -verwandter streichen.“

Planet TRAPPIST-1 d

Nur 40 Lichtjahre von der Sonne entfernt, wurden 2017 um den roten Zwergstern „TRAPPIST-1“ mit dem inzwischen außer Dienst gestellten NASA-Spitzer-Weltraumteleskop und anderer Observatorien insgesamt sieben Felsplaneten entdeckt. Da der Stern ein lichtschwacher, relativ kühler Roter Zwerg ist, liegt auch seine „habitable Zone“ – also der Abstandsbereich, innerhalb dessen entsprechende Oberflächentemperaturen flüssiges Wasser erlauben könnten – deutlich näher am Stern als in unserem Sonnensystem. Der dritte Planet in diesem System, „TRAPPIST-1 d“, liegt am Rand dieser potenziell lebensfreundlichen Zone, befindet sich aber nur in 2 Prozent der Entfernung, die die Erde zur Sonne hat, von seinem Stern entfernt. Für eine Umrundung seines Sterns braucht er gerade einmal vier Tage.

Mit dem NIRSpec-Spektografen von Webb konnten bei den aktuellen Beobachtungen auf TRAPPIST-1 d keine Moleküle nachgewiesen werden, die in der Erdatmosphäre häufig sind, wie etwa Wasser, Methan oder Kohlendioxid.

„Es gibt einige mögliche Gründe, warum wir keine Atmosphäre um ‚TRAPPIST-1 d‘ nachweisen können“, erläutert die Wissenschaftlerin. „Zum einen könnte es eine extrem dünne Atmosphäre geben, die nur schwer zu detektieren ist – ähnlich wie etwa auf dem Mars. Alternativ könnten sehr dichte, hochliegende Wolken den Nachweis bestimmter atmosphärischer Signaturen blockieren – ähnlich wie auf der Venus. Oder er ist schlicht und einfach ein kahler Felsplanet ohne jede Atmosphäre.“

Der Stern TRAPPIST-1

Unabhängig von der genauen Situation auf „TRAPPIST-1 d“ ist das Leben als Planet um einen Roten Zwerg hart. „TRAPPIST-1“, der Zentralstern des Systems, gilt als unruhig und stößt häufig Flares mit energiereicher Strahlung aus, die das Potenzial haben, die Atmosphären kleinerer Planeten, insbesondere der inneren, mit sich zu reißen. Dennoch sind Wissenschaftler motiviert, nach Atmosphären auf den TRAPPIST-1-Planeten zu suchen, da Rote Zwerge die häufigsten Sterne in unserer Galaxie sind. Falls Planeten hier ihre Atmosphären trotz starker Strahlung behalten können, könnten sie – wie man sagt – überall bestehen.

„Die empfindlichen Infrarotinstrumente von Webb erlauben uns erstmals, in die Atmosphären dieser kleineren, kälteren Planeten zu blicken“, sagte Björn Benneke vom IREx an der Université de Montréal und Mitautor der Studie. „Wir stehen wirklich erst am Anfang, Webb zur Suche nach Atmosphären auf erdgroßen Planeten einzusetzen und die Grenze zwischen Planeten zu definieren, die ihre Atmosphäre behalten können, und solchen, die das nicht schaffen.“

Die äußeren TRAPPIST-1-Planeten

Derzeit laufen weitere Webb-Beobachtungen der äußeren TRAPPIST-1-Planeten. Diese bergen sowohl Chancen als auch Risiken: Einerseits könnten die Planeten e, f, g und h bessere Chancen auf Atmosphären haben, weil sie weiter von den energiereichen Ausbrüchen ihres Sterns entfernt sind. Andererseits erschweren ihre größere Distanz und die kälteren Bedingungen den Nachweis atmosphärischer Signaturen – selbst mit den Infrarotinstrumenten des JWST.

„Die Hoffnung auf Atmosphären bei den TRAPPIST-1-Planeten ist noch nicht verloren“, sagte Piaulet-Ghorayeb. „Auch wenn wir bei Planet d keine deutliche atmosphärische Signatur gefunden haben, besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die äußeren Planeten viel Wasser und andere Atmosphärenbestandteile halten.“

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Ryan MacDonald, Mitautor der Arbeit, derzeit an der University of St Andrews fügt abschließend hinzu: „Unsere Detektivarbeit hat gerade erst begonnen. Während „TRAPPIST-1 d“ sich als kahler Fels unter einem gnadenlosen roten Stern erweisen könnte, könnten die äußeren Planeten TRAPPIST-1 e, f, g und h durchaus dichte Atmosphären besitzen. Dank Webb wissen wir nun, dass TRAPPIST-1 d weit davon entfernt ist, eine lebensfreundliche Welt zu sein. Wir lernen einmal mehr, dass die Erde im Kosmos noch besonderer ist, als wir dachten.“

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Recherchequellen: NASA, ESA

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Andreas Müller

Fachjournalist Anomalistik | Autor | Publizist