Auf der Suche nach Exoplaneten-Ozeanen, die anspruchsvoller sind als gedacht

Während Astronomen immer mehr Exoplaneten entdecken, hat sich der Fokus langsam von der Größe solcher Planeten auf die Größe verschoben, aus der sie bestehen. Es wurden erste Versuche unternommen, die atmosphärische Zusammensetzung zu bestimmen, aber einer der wünschenswertesten Funde wären nicht die Gase in der Atmosphäre, sondern der Nachweis von flüssigem Wasser, das ein Schlüsselbestandteil für die Bildung von Leben ist, wie wir es kennen. Obwohl dies eine enorme Herausforderung darstellt, wurden verschiedene Methoden vorgeschlagen, aber eine neue Studie legt nahe, dass diese Methoden möglicherweise zu optimistisch sind.

Eine der vielversprechendsten Methoden wurde 2008 vorgeschlagen und berücksichtigte die reflektierenden Eigenschaften von Wassermeeren. Insbesondere wenn der Winkel zwischen einer Lichtquelle (einem Elternstern) und einem Beobachter klein ist, wird das Licht nicht gut reflektiert und wird schließlich in den Ozean gestreut. Wenn der Winkel jedoch groß ist, wird das Licht reflektiert. Dieser Effekt ist während des Sonnenuntergangs über dem Ozean leicht zu erkennen, wenn der Winkel fast 180 ° beträgt und die Meereswellen mit hellen Reflexionen gespitzt sind und als Spiegelreflexion bezeichnet werden. Dieser Effekt ist in der Umlaufbahn um unseren eigenen Planeten oben dargestellt. Solche Effekte wurden auf dem Saturnmond Titan verwendet, um das Vorhandensein von Seen aufzudecken.

Wenn man dies auf Exoplaneten überträgt, würde dies bedeuten, dass Planeten mit Ozeanen während ihrer Halbmondphasen mehr Licht reflektieren sollten als während ihrer Gibbousphase. Sie schlugen daher vor, dass wir Ozeane auf extrasolaren Planeten durch das „Glitzern“ auf ihren Ozeanen erkennen könnten. Noch besser ist, dass Licht, das von einer glatteren Oberfläche wie Wasser reflektiert wird, stärker polarisiert ist als sonst.

Die erste Kritik an dieser Hypothese kam 2010, als andere Astronomen darauf hinwiesen, dass ähnliche Effekte auf Planeten mit einer dicken Wolkenschicht erzeugt werden könnten, die diesen Glitzereffekt nachahmen könnten. Daher wäre die Methode wahrscheinlich ungültig, wenn die Astronomen die Atmosphäre nicht genau modellieren könnten, um ihren Beitrag zu berücksichtigen.

Das neue Papier bringt zusätzliche Herausforderungen mit sich, indem es die Art und Weise, wie Material wahrscheinlich verteilt wird, weiter berücksichtigt. Insbesondere ist es sehr wahrscheinlich, dass Planeten in den bewohnbaren Zonen ohne Ozeane polare Eiskappen (wie den Mars) haben, die ringsum reflektierender sind. Da die polaren Regionen in der Halbmondphase einen größeren Prozentsatz des beleuchteten Körpers ausmachen als während des Gibbous, würde dies natürlich zu einer relativen Abnahme des Gesamtreflexionsvermögens führen und könnte zu falsch positiven Ergebnissen für ein Glitzern führen.

Dies gilt insbesondere für Planeten, die schräger sind („geneigt“ sind). In diesem Fall erhalten die Pole mehr Sonnenlicht, wodurch die Reflexionen von Eiskappen noch stärker werden und der Effekt weiter maskiert wird. Die Autoren der neuen Studie kommen zu dem Schluss, dass dies und die anderen Schwierigkeiten „die Nützlichkeit der Spiegelreflexion für die Erkennung von Ozeanen auf Exoplaneten stark einschränken“.

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