“Eierschalenplaneten” mit einer ultradünnen äußeren spröden Schicht und wenig bis gar keiner Topographie können andere Sterne im Universum umkreisen, zeigt eine neue Studie.
Forscher sagen, dass mindestens drei dieser ungewöhnlichen „Exoplaneten“ – Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – bereits bekannt sind, aber es könnten noch mehr existieren.
Solche seltenen Welten haben wahrscheinlich eine nur wenige Meilen dicke äußere Schicht, haben wahrscheinlich keine Plattentektonik und können bewohnbar sein oder nicht.
Sie sind wahrscheinlich auch größer und jünger als andere Exoplaneten mit viel dickeren äußeren Schichten, mit denen sie möglicherweise das gleiche Sonnensystem teilen.
Die Oberfläche von Eierschalenplaneten könnte dem Tiefland der Venus ähneln, mit riesigen Lavaflächen, sengend heißen Oberflächentemperaturen und kaum hohem Gelände.
„Eierschalenplaneten“ sind felsige Welten, die eine ultradünne äußere spröde Schicht und wenig bis keine Topographie aufweisen. Abgebildet ist eine künstlerische Darstellung eines solchen Exoplaneten
Seltsame Planeten mit äußeren Schichten wie Eierschalen gehören laut der Studie zu der reichen Vielfalt an möglichen Exoplaneten
Die neue Studie wurde von Paul Byrne, einem Planetengeologen an der Washington University in St. Louis, geleitet.
Byrne und sein internationales Team wollten herausfinden, welche kosmischen Faktoren die wichtigste Rolle bei der Bestimmung der Dicke der äußeren spröden Schicht eines Planeten, der sogenannten Lithosphäre, spielen.
Diese Dicke hilft zu bestimmen, ob ein Planet beispielsweise eine hohe Topographie wie Berge tragen kann oder die richtige Balance zwischen Steifigkeit und Flexibilität hat, damit sich ein Teil unter ein anderes subduzieren kann – das Markenzeichen der Plattentektonik.
Auf der Erde hilft dieser Prozess unserem Planeten, seine Temperatur über geologische Zeitskalen zu regulieren, und ist der Grund, warum die Plattentektonik als Schlüsselfaktor dafür angesehen wird, ob ein Planet bewohnbar ist oder nicht.
“Zu verstehen, ob Plattentektonik möglich ist, ist sehr wichtig über eine Welt, da Plattentektonik möglicherweise erforderlich ist, damit ein großer felsiger Planet bewohnbar ist”, sagte Professor Byrne.
“Es ist daher besonders wichtig, wenn wir über die Suche nach erdähnlichen Welten um andere Sterne herum sprechen und wenn wir die Bewohnbarkeit von Planeten im Allgemeinen charakterisieren.”
Bisher haben Astronomen mehr als 4.000 Exoplaneten entdeckt, von denen bestätigt wurde, dass sie andere Sterne in unserer Galaxie umkreisen.
Es ist jedoch schwierig zu wissen, woraus Exoplaneten genau bestehen oder ob sie der Erde ähneln.
Die Dicke der Lithosphäre – der äußersten Hülle eines Planeten – spielt eine Schlüsselrolle bei geologischen Prozessen, die ihre Eigenschaften bestimmen, sagt das Team.
Die Oberfläche von Eierschalenplaneten könnte dem Tiefland der Venus ähneln (hier in einem Falschfarben-Radarbildmosaik abgebildet). Die helleren, feinen Pfirsichlinien sind tektonische Strukturen und die dunkleren, violetten Bereiche sind relativ glatte vulkanische Ebenen. Einige kleine Vulkane erscheinen nahe der unteren Mitte. Dieses Bild wurde mit Radardaten der NASA-Mission Magellan erstellt, die zwischen 1990 und 1994 operierte, und zeigt ein Gebiet von etwa 1.400 km (870 Meilen) im Durchmesser
Um zu verstehen, wie planetarische und stellare Faktoren die Dicke einer Lithosphäre im Allgemeinen beeinflussen, modellierte das Team mehrere Kombinationen von Planetenmasse, Oberflächen- und Manteltemperatur, Energiefluss und mehr.
Für ihre Modellierungsbemühungen wählten die Wissenschaftler einen generischen felsigen Planeten von der Größe der Erde als Ausgangspunkt.
»Und dann haben wir die Zifferblätter gedreht«, sagte Byrne. “Wir haben buchstäblich Tausende von Modellen laufen lassen.”
Den Ergebnissen zufolge ist die Oberflächentemperatur der dominante Faktor für die Dicke der spröden Schicht, obwohl Planetenmasse, Entfernung zu seinem Stern und sogar das Alter eines Planeten eine Rolle spielen.
Kleinere und ältere Planeten haben im Allgemeinen dicke spröde Lithosphären, ähnlich denen von Merkur und Mars, während größere, jüngere Planeten dünnere spröde Lithosphären haben, die mit dem Venustiefland vergleichbar sein können.
Es ist jedoch möglich, dass bestimmte Kombinationen dieser Parameter auch Welten mit “außergewöhnlich dünnen spröden Schichten” ergeben, sagt das Team.
Die Forscher sind weit davon entfernt, die Oberflächen dieser Eierschalenplaneten direkt abzubilden, und wissen daher nicht, wie sie aussehen, abgesehen von der Vermutung, dass sie der Venus ähnlich sind.
“Wir haben ein paar Exoplaneten abgebildet, aber es sind Lichtflecken, die einen Stern umkreisen”, sagte Byrne. „Wir haben noch keine technischen Möglichkeiten, die Oberfläche von Exoplaneten tatsächlich zu sehen.
Mit geplanten und zukünftigen Weltraumteleskopen könnten die Wissenschaftler Exoplaneten genauer untersuchen und ihre geologischen Eigenschaften bestätigen.
Bisher haben Astronomen mehr als 4.000 Exoplaneten entdeckt, von denen bestätigt wurde, dass sie andere Sterne in unserer Galaxie umkreisen. Abgebildet ist eine künstlerische Darstellung eines Exoplaneten und seines Mondes
“Wir wissen aus veröffentlichten Arbeiten, dass es Exoplaneten gibt, die extremere Bedingungen erleben als wir in unserem Sonnensystem sehen”, sagte Byrne.
“Sie könnten ihrem Stern näher sein, oder sie könnten viel größer sein oder eine heißere Oberfläche haben als die Planeten, die wir in unserem eigenen System sehen.”
„Letztendlich wollen wir dazu beitragen, die Eigenschaften zu identifizieren, die eine Welt bewohnbar machen.
“Und nicht nur vorübergehend, sondern für lange Zeit bewohnbar, weil wir denken, dass das Leben wahrscheinlich eine Weile braucht, um in Gang zu kommen und nachhaltig zu werden.”
Die Studie wurde im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlicht.
Wissenschaftler untersuchen die Atmosphäre entfernter Exoplaneten mit riesigen Weltraumsatelliten wie Hubble
Entfernte Sterne und ihre umkreisenden Planeten haben oft Bedingungen, die anders sind als alles, was wir in unserer Atmosphäre sehen.
Um diese neuen Welten zu verstehen und zu verstehen, woraus sie bestehen, müssen Wissenschaftler in der Lage sein, zu erkennen, woraus ihre Atmosphären bestehen.
Sie tun dies oft, indem sie ein Teleskop verwenden, das dem Hubble-Teleskop der NASA ähnelt.
Diese riesigen Satelliten scannen den Himmel und erfassen Exoplaneten, von denen die Nasa glaubt, dass sie von Interesse sein könnten.
Hier führen die Sensoren an Bord unterschiedliche Analysen durch.
Eine der wichtigsten und nützlichsten ist die Absorptionsspektroskopie.
Diese Form der Analyse misst das Licht, das aus der Atmosphäre eines Planeten kommt.
Jedes Gas absorbiert eine etwas andere Lichtwellenlänge, und wenn dies geschieht, erscheint eine schwarze Linie in einem vollständigen Spektrum.
Diese Linien entsprechen einem ganz bestimmten Molekül, das seine Anwesenheit auf dem Planeten anzeigt.
Sie werden oft Fraunhofer-Linien genannt, nach dem deutschen Astronomen und Physiker, der sie 1814 zum ersten Mal entdeckte.
Durch die Kombination aller verschiedenen Wellenlängen des Lichts können Wissenschaftler alle Chemikalien bestimmen, aus denen die Atmosphäre eines Planeten besteht.
Der Schlüssel ist, dass das, was fehlt, die Hinweise liefert, um herauszufinden, was vorhanden ist.
Es ist von entscheidender Bedeutung, dass dies durch Weltraumteleskope geschieht, da die Atmosphäre der Erde dann stören würde.
Die Absorption durch Chemikalien in unserer Atmosphäre würde die Probe verzerren, weshalb es wichtig ist, das Licht zu untersuchen, bevor es die Erde erreicht.
Dies wird oft verwendet, um in fremden Atmosphären nach Helium, Natrium und sogar Sauerstoff zu suchen.
Dieses Diagramm zeigt, wie Licht, das von einem Stern und durch die Atmosphäre eines Exoplaneten fällt, Fraunhofer-Linien erzeugt, die das Vorhandensein von Schlüsselverbindungen wie Natrium oder Helium anzeigen