Super-Erden Staubscheibe gebiert wohnliche Welten

Es könnte gemütlich auf ihnen sein, leider sind sie stolze 460 Lichtjahre von uns entfernt: Japanische Wissenschaftler haben womöglich einen oder mehrere Planeten entdeckt, die der Erde sehr ähneln könnten.

Von Guido Meyer, Miami


Erfolgreiche Jagd nach neuen erdähnlichen Planeten: Ein japanisches Astronomen-Team um Tomoyuki Kudo hat Bilder des Sterns FN Tau veröffentlicht, der etwa 460 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Der Himmelskörper ist von einer Wolke aus Staub umgeben, in der sich Planeten bilden könnten oder schon entstanden sind. Der Stern ist jung, gerade einmal 100.000 Jahre alt. Er besitzt nur ein Zehntel der Masse unserer Sonne.

Da die Gesamtmasse des Systems relativ niedrig ist, gehen die Astronomen davon aus, dass es sich bei den Planeten nicht um unbewohnbare Gasriesen handelt, sondern um terrestrische Welten, erdähnliche Himmelskörper also. Von diesen wurden bislang erst wenige gefunden. Theorie-Modelle zeigen, dass solche Super-Erden wahrscheinlich ziemlich wohnlich sind und wir uns dort fast wie zu Hause fühlen könnten.

Rund 270 Exoplaneten haben Astronomen bislang nachgewiesen - Planeten, die andere Sonnen umkreisen als die unsere. Die meisten dieser extrasolaren Planeten sind gasförmig, so wie etwa Jupiter oder Saturn in unserem Sonnensystem. Nur fünf der bislang entdeckten Exoplaneten bestehen aus fester Materie und besitzen die zwei- bis zehnfache Erdmasse. Auf diese richtet sich das Augenmerk der Abteilung für Erd- und Planetenwissenschaften der Harvard-Universität in Cambridge im US-Bundesstaat Massachussetts. "Wir wollen herausfinden, ob solche terrestrischen Planeten, die größer sind als die Erde, prinzipiell eine lebensfreundliche Umgebung darstellen", erklärt Richard O'Connell, Professor für Geophysik an der Harvard University.

Noch nie wurde ein Planet aus Gestein und Metall entdeckt, der kleiner ist als die Erde. Die bislang bekannten fünf sind größer - das macht sich in deren Geologie bemerkbar: Ein Planet, der größer ist als die Erde, muss auch mehr Hitze aus seinem Innern abgeben. Auf der Erde geschieht dies über die Plattentektonik, die Bewegung der Kontinente auf dem dickflüssigen, heißen Magma des Erdmantels. Ist ein Planet größer und heißer als die Erde, sollten sich die Kontinentalplatten schneller bewegen. Zudem hängt ihre Dicke von der Temperatur ab. Auf einer "Super-Erde" ist das untere Ende der Platten in Berührung mit dem heißen Innern, und nur ihre oberste Schicht kann erkalten. Da die Kontinente sich jedoch schneller bewegen, bleibt weniger Zeit zum Abkühlen, sodass die Platten dünner sind. "Es laufen dieselben geologischen Prozesse ab wie auf der Erde, nur schneller", sagt der US-Geophysiker O'Connell.

Plattentektonik sorgt für CO2-Stabilität

Wo Kontinente driften, sucht sich auch heißes Magma aus den Erdinnern über Vulkane seinen Weg nach außen. Außerdem sind die Kontinentalverschiebungen ein Motor verschiedener Zyklen, beispielsweise des Wasser- und des Kohlendioxid-Kreislaufs. So wird in Felsen eingeschlossenes CO2 freigesetzt, wenn die Landmassen sich bewegen oder das Gestein schmilzt. Ein ausgewogenes Maß an Kohlendioxid in der Atmosphäre wiederum sorgt für lebensfreundliche Temperaturen - "Super-Erden" könnten also eine ideale Brutstätte für die Entstehung von Leben sein, glaubt Diana Valencia, die auch am Department for Earth and Planetary Sciences der Harvard University arbeitet: "Für die Entstehung von Leben bedarf es einer Temperatur, die über geologische Zeitabschnitte hinweg stabil bleibt."

Auf der Erde sorgt der Kohlenstoff-Kreislauf für diese Konstanz, der von der Plattentektonik beeinflusst wird. Die Bewegung der Kontinente reguliert also indirekt die Temperatur auf der Oberfläche, was eine Bedingung für die Entwicklung von Leben ist. Je größer also ein Planet, desto heißer sein Inneres, und desto mehr Bewegung findet auf seiner Oberfläche statt. Und genau die könnte uns vertraut erscheinen, wie Richard O'Connell spekuliert: "Wir erwarten, dass große terrestrische Planeten der Erde sehr ähnlich sehen." Sie dürften Kontinente haben und damit über Plattentektonik verfügen. Die Landmassen würden sich bewegen, kollidieren, und es entstünden Gebirge, so wie das Himalaya-Massiv auf der Erde. Vielleicht tun sich auch Ozeangräben auf. "Viele der Prozesse, die wir auf der Erde beobachten, dürften sich auch auf 'Super-Erden' abspielen", glaubt der Harvard-Professor.

Erdlinge hätten auf "Super-Erden" aber wahrscheinlich häufiger Rückenschmerzen, denn die Anziehungskraft dieser massereichen Welten wäre bis zu dreimal so groß wie die der Erde. Die Gravitation des Planeten würde auch dafür sorgen, dass die Gebirge nicht höher wüchsen als die hiesigen. Die schnellere Bewegung der Kontinentalplatten ließe den Gesteinsmassen dazu auch gar keine Zeit.

Je größer, desto besser

Vertraute Bedingungen im All also, fernab ab der Erde, aber ob wir allein sind, ist nach wie vor offen. "Ob diese Ähnlichkeiten auch zur Enstehung von Leben führen, können wir nicht beantworten", gibt Richard O'Connell zu. Die Erde habe sich über viereinhalb Milliarden Jahre zu dem entwickelt, was sie heute ist. "Die anderen terrestrischen Exoplaneten sind vielleicht viel zu jung, um bereits Leben hervorgebracht zu haben - oder aber sie sind viel älter."

Für die mögliche Bewohnbarkeit von Exoplaneten ist es ein Plus, dass alle fünf bislang entdeckten terrestrischen Planeten "Super-Erden" sind. Die übrigen drei terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem - Merkur, Venus und Mars - sind alle kleiner und verfügen über keine Plattentektonik, zumindest nicht mehr. Der junge Mars war geologisch aktiv, wie Forscher vermuten.

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