Wassergefangene Welten um rote Zwergsterne möglich?

Jäger des außerirdischen Lebens haben möglicherweise eine neue und unerwartete Nische zu entdecken.

Ein kürzlich vom Associate Professor für Astronomie an der Columbia University, Kristen Menou, im Astrophysical Journal eingereichtes Papier legt nahe, dass gezeitengesperrte Planeten in engen Umlaufbahnen zu roten Zwergsternen der M-Klasse einen sehr einzigartigen hydrologischen Zyklus beherbergen könnten. In einigen extremen Fällen kann dieser Zyklus zu einer merkwürdigen Zweiteilung führen, bei der sich Eis auf der fernen Hemisphäre der Welt sammelt und eine ausgedörrte Sonnenseite hinterlässt. Das Leben unter solchen Bedingungen wäre eine Herausforderung, sagen Experten, aber es ist – verlockend – denkbar.

Die Möglichkeit des Lebens um rote Zwergsterne hat Forscher schon früher gereizt. Zwerge vom Typ M sind nur 0,075 bis 0,6 Mal so massereich wie unsere Sonne und kommen im Universum viel häufiger vor. Die Lebensdauer dieser geizigen Sterne kann in der gemessen werden Billionen von Jahren für das untere Ende der Massenskala. Zum Vergleich: Das Universum gibt es erst seit 13,8 Milliarden Jahren. Dies ist ein weiteres Plus im Spiel, dem biologischen Leben die Chance zu geben, loszulegen. Und während die bewohnbare Zone oder die „Goldlöckchen“ -Region, in der Wasser flüssig bleiben würde, näher an einem Wirtsstern für einen Planeten liegt, der einen roten Zwerg umkreist, ist sie auch umfangreicher als das, was wir in unserem eigenen Sonnensystem bewohnen.

Ein solches Szenario ist jedoch nicht ohne Nachteile. Rote Zwerge sind turbulente Sterne, die Strahlungsstürme auslösen, die alle nahe gelegenen Planeten für das Leben, wie wir es kennen, steril machen würden.

Aber das Modell, das Professor Menou vorschlägt, malt ein einzigartiges und überzeugendes Bild. Während Wasser auf der permanenten Tagesseite einer terrestrisch großen Welt, die sich in der Umlaufbahn um einen M-Zwergstern befindet, schnell verdunstet, würde es durch atmosphärische Konvektion transportiert und gefriert und sammelt sich auf der permanenten Nachtseite. Dieses Eis würde nur langsam zur sengenden Tagesseite zurückwandern und der Prozess würde fortgesetzt.

Könnten diese Arten von „wassergesperrten Welten“ häufiger vorkommen als unsere eigenen?

Die Art der Gezeitenverriegelung ist die gleiche wie zwischen der Erde und ihrem Mond. Der Mond hält ein Gesicht ewig der Erde zugewandt und vollendet alle 29,5 Tage eine Umdrehung. Wir sehen dasselbe Phänomen auch in den Satelliten für Jupiter und Saturn, und ein solches Verhalten ist höchstwahrscheinlich im Bereich von Exoplaneten verbreitet, die ihre Wirtssterne eng umkreisen.

Die Studie verwendete ein dynamisches Modell namens PlanetSimulator, das an der Universität Hamburg in Deutschland erstellt wurde. Die vom Autor modellierten Welten deuten darauf hin, dass Planeten mit weniger als einem Viertel des Wassers in den Ozeanen der Erde und einer ähnlichen Sonneneinstrahlung wie die Erde von ihrem Wirtsstern den größten Teil ihres Wassers als Eis auf der Nachtseite des Planeten einfangen würden.

Kepler-Datenergebnisse legen nahe, dass Planeten in engen Umlaufbahnen um M-Zwergsterne relativ häufig sind. Der Autor stellt außerdem fest, dass eine solche Eisfalle auf einer wasserarmen Welt, die einen M-Zwergstern umkreist, einen tiefgreifenden Einfluss auf das Klima haben würde, abhängig von der Menge der verfügbaren flüchtigen Stoffe. Dies schließt die Möglichkeit von Auswirkungen auf den Erosions-, Verwitterungs- und CO-Prozess ein2 Radfahren, das auch für das Leben, wie wir es auf der Erde kennen, von entscheidender Bedeutung ist.

Bisher gibt es noch keine echte „kurze Liste“ von entdeckten Exoplaneten, die in die Rechnung passen könnten. "Jeder Planet in der bewohnbaren Zone eines M-Zwergsterns ist eine potenzielle wassergefangene Welt, wenn auch wahrscheinlich nicht, wenn wir wissen, dass der Planet eine dicke Atmosphäre besitzt." Professor Menou erzählte Universum Heute. "Aber wenn mehr solche Planeten entdeckt werden, sollte es viel mehr potenzielle Kandidaten geben."

Könnte dieses Eisfallen-Szenario auch weit verbreitet sein, da rote Zwergsterne relativ häufig sind?

"Kurz gesagt, ja", sagte Professor Menou zu Space Magazine. „Es hängt auch von der Häufigkeit der Planeten um solche Sterne ab (Hinweise deuten darauf hin, dass sie hoch sind) und von der Gesamtwassermenge an der Oberfläche des Planeten, die nach Ansicht einiger Formationsmodelle tatsächlich klein sein sollte, was dieses Szenario wahrscheinlicher machen würde /relevant. Es könnte im Prinzip eher die Norm als die Ausnahme sein, obwohl es abzuwarten bleibt. “

Natürlich würde das Leben unter solchen Bedingungen vor den einzigartigen Herausforderungen stehen. Die Tagesseite der Welt würde den stürmischen Launen ihrer Wirtssonne des Roten Zwergs in Form häufiger Strahlungsstürme ausgesetzt sein. Die kalte Nachtseite würde eine gewisse Ruhepause bieten, aber es wäre schwierig, eine zuverlässige Energiequelle auf der permanent verhüllten Nachtseite einer solchen Welt zu finden, die sich möglicherweise auf die Chemosynthese anstelle der solarbetriebenen Photosynthese stützt.

Auf der Erde tut das Leben in der Nähe von „schwarzen Rauchern“ oder Vulkanschloten tief auf dem Meeresboden, wo die Sonne niemals scheint, genau das. Man könnte sich vielleicht auch ein Leben vorstellen, das in den Dämmerungsregionen einer solchen Welt eine Nische findet und sich von dem Detritus ernährt, der durch ihn zirkuliert.

Einige der unserem eigenen Sonnensystem am nächsten gelegenen roten Zwergsterne sind Promixa Centauri, Barnards Stern und Luytens Flare Star. Barnards Stern ist seit über einem Jahrhundert das Ziel der Suche nach Exoplaneten aufgrund seiner hohen Eigenbewegung, die bisher nichts ergeben hat.

Der nächste M-Zwergstern mit bisher entdeckten Exoplaneten ist Gliese 674, 14,8 Lichtjahre entfernt. Die aktuelle Liste der extrasolaren Welten gemäß der Extrasolar Planet Encyclopedia liegt bei 919.

Diese Jagd wird auch eine Herausforderung für TESS, den Transiting Exoplanet Survey Satellite und den Nachfolger von Kepler darstellen, der 2017 starten soll.

Das Suchen und Identifizieren von eisgefangenen Welten kann sich als Herausforderung erweisen. Solche Planeten würden einen Kontrast in der Albedo oder Helligkeit von einer Hemisphäre zur anderen aufweisen, aber wir würden die eisbedeckte Nachtseite immer in der Dunkelheit sehen. Trotzdem konnten Wissenschaftler der Exoplanetenjagd eine erstaunliche Menge an Informationen aus den zuvor verfügbaren Daten herausholen – vielleicht werden wir bald wissen, ob solche Planetenoasen weit innerhalb der „Schneegrenze“ existieren, die um rote Zwergsterne kreist.

Lesen Sie das Papier über wassergefangene Welten unter folgendem Link.

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