Astronomen konnten mit dem James-Webb-Weltraumteleskop zeigen, wie die Oberfläche eines Exoplaneten ausschauen dürfte. Der Gesteinsplanet LHS 3844 b ist etwas größer als unsere Erde, und kreist um einen fernen Stern, dürfte aber ein arg ungemütlicher Ort sein.
Ich fand es eine spannende Sache, was Astronomen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop inzwischen herausfinden können. Mithilfe des Instruments MIRI (Mid-Infrared Instrument) an Bord des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) untersuchte ein Forschungsteam die Oberflächenzusammensetzung des Gesteinsplaneten LHS 3844 b. Geleitet wurde die Gruppe von Sebastian Zieba (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA), einem ehemaligen Doktoranden am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, sowie von Laura Kreidberg, Direktorin am MPIA und wissenschaftliche Leiterin der Studie (Principal Investigator).
Eine dunkle Gesteinswelt ohne Atmosphäre
LHS 3844 b ist ein Gesteinsplanet, der etwa 30 % größer als die Erde ist und sich in einer Entfernung von 48,5 Lichtjahren zur Erde befindet. Der Exoplanet umkreist einen kühlen Roten Zwergstern in nur rund elf Stunden, und das in einer Entfernung von lediglich drei Sterndurchmessern oberhalb der Sternoberfläche. Das führt zu einer gebundenen Rotation, so dass der Planet (ähnlich wie beim Erdmond in Bezug auf unsere Erde) dem Stern immer dieselbe Seite zuweist. Auf dieser permanenten Tagseite beträgt die Durchschnittstemperatur etwa 1000 Kelvin (ca. 725 Grad Celsius). Heiße Hölle, würde ich sagen.
Die Forscher gehen davon aus, dass LHS 3844 b mit seiner dunklen Oberfläche im Wesentlichen einer größeren Version des Mondes oder des Planeten Merkur ähnelt (siehe obige Abbildung). Diese Schlussfolgerung basiert auf der Analyse der Infrarotstrahlung, die von der heißen Tagseite des Planeten ausgeht. Bei der Messung dieser Strahlung kann der Planet jedoch nicht direkt abgebildet werden; stattdessen registrieren die Forschenden lediglich die periodischen Helligkeitsschwankungen des kombinierten Lichts des Sterns und des Planeten während des Umlaufs.
Abschätzung der geologischen Aktivität
Ähnlich wie die Erforschung von Exoplaneten-Atmosphären von der Klimawissenschaft profitiert hat, greift das aufstrebende Feld der Exoplanetengeologie auf geologische Erkenntnisse der Erde zurück. Sebastian Zieba, Laura Kreidberg und ihr Team nutzten Modelle sowie Datenbanken mit Referenzspektren von Gesteinen und Mineralien, die von der Erde, dem Mond und dem Mars bekannt sind.
So untersuchten sie, welche Infrarotsignaturen diese unter den Bedingungen auf LHS 3844 b hervorbringen würden. Der Vergleich der Beobachtungsdaten mit diesen Berechnungen schloss eine Zusammensetzung, die der Erdkruste ähnelt – bestehend aus typischen silikatreichen Gesteinen wie Granit – sicher aus.
Obwohl dieses Ergebnis wenig überraschend ist – selbst im Sonnensystem besitzt nur die Erde eine solche Kruste –, gibt es Aufschluss über die geologische Geschichte von LHS 3844 b. Man geht davon aus, dass erdähnliche, silikatreiche Krusten durch eine langwierige Anreicherung entstehen, die tektonische Aktivität erfordert und üblicherweise Wasser als Schmiermittel benötigt. Dabei schmilzt und erstarrt das Gesteinsmaterial wiederholt, während es mit Mantelmaterial vermischt wird, wodurch die leichteren Minerale an der Oberfläche zurückbleiben.
"Da LHS 3844 b keine solche Silikatkruste besitzt, lässt sich schlussfolgern, dass eine erdähnliche Plattentektonik auf diesem Planeten entweder nicht existiert oder ineffektiv ist", sagt Sebastian Zieba. "Dieser Planet enthält wahrscheinlich nur wenig Wasser."
Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht. Die Forscher haben zudem diesen Artikel im Internet eingestellt, der noch einige zusätzliche Details zu gewonnenen Erkenntnissen und Schlussfolgerungen enthält.
