Forscher-Rennen Wirrwarr um Wasserspuren auf fernen Planeten

Forscher wollen erstmals Wasser auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems gefunden haben - schon wieder. Denn erst vor drei Monaten wurde ein ähnlicher Befund vermeldet. Ein Lehrstück über den Wettlauf zu Wissenschaftssensationen.

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Dem Publikum mag es wie ein Déjà-Vu vorkommen: Wissenschaftler melden, sie hätten erstmals Wasser auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Jetzt aber wirklich, könnte man hinzuzufügen. Giovanna Tinetti von der europäischen Weltraumbehörde Esa und ihre Kollegen verkünden im Fachblatt "Nature", dass ihnen der erste Nachweis von Wasser auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems gelungen sei. Zumindest der erste überzeugende.

Planet HD 189733b (Zeichnung): Wer hat als Erster Wasser auf einem extrasolaren Planeten entdeckt?
ESA

Planet HD 189733b (Zeichnung): Wer hat als Erster Wasser auf einem extrasolaren Planeten entdeckt?

Denn erst im April hat der US-Forscher Travis Barman dieselbe Entdeckung für sich beansprucht. Doch Barmans Studie, die das renommierte Fachblatt "Astrophysical Journal" veröffentlichen will, war in der Fachwelt nicht unbedingt auf begeisterten Zuspruch gestoßen. Experten äußerten sich skeptisch, ob in der Angelegenheit das letzte Wort gesprochen sei.

Sie sollten Recht behalten. Auch Tinettis Team distanziert sich gleich zu Beginn ihres "Nature"-Artikels von Barmans Arbeit: Sie erhebe einen "Anspruch, der mit Vorsicht zu genießen ist" - ein Hinweis, der den eigenen Anspruch rechtfertigen soll.

Zweifel an der Arbeit der Konkurrenz

Die Forscher um Tinetti haben den 64 Lichtjahre von der Erde entfernten Gasplaneten namens HD 189733b mit dem "Spitzer"-Weltraumteleskop ins Visier genommen. Der jupiterähnliche Gasriese eignet sich dafür besonders gut, da er von der Erde aus gesehen direkt an seinem Heimatstern vorbeizieht. Dabei wird ein Teil des Sonnenlichts geschluckt - allerdings nicht gleichmäßig, sondern in verschiedenen Wellenbereichen unterschiedlich stark. Anhand der Art dieser Absorptionen können Forscher auf die Zusammensetzung der Planeten-Atmosphäre schließen (siehe Infokasten).

Tinetti und ihre Kollegen hätten in den Lichtspektra von HD 189733b nun eindeutige Indizien für Wasserdampf entdeckt, heißt es in "Nature". Warum diese Ergebnisse besser als die von Barman sind? "Barman hat eine gute theoretische Arbeit abgeliefert", sagte Tinetti im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Doch habe er für seine Untersuchungen Aufnahmen des "Hubble"-Teleskops im Bereich des sichtbaren Lichts benutzt. Die seien für den Wasserdampf-Nachweis prinzipiell weniger gut geeignet als die Infrarotbilder von "Spitzer". Zudem habe das entsprechende Hubble-Instrument an der Grenze seiner Leistungsfähigkeit gearbeitet. Auch sei HD 189733b nur 64 Lichtjahre von der Erde entfernt, der von Barman untersuchte Planet HD 209458b dagegen 150 Lichtjahre. "Die Messungen könnten aus diesen Gründen nicht sehr beweiskräftig sein", meint Tinetti.

Viel zu erklären

Doch Tinettis Team hat es nicht nur mit Barman zu tun, sondern muss auch Widersprüche zu Arbeiten anderer Forscher erklären. So hatten Wissenschaftler die beiden Planeten erst im Februar dieses Jahres ebenfalls mit dem "Spitzer"-Teleskop untersucht. Das Ergebnis: Wasser gibt es auf keinem von beiden.

Tinetti und ihre Kollegen erklären das mit den extremen Temperaturverhältnissen auf HD 189733b. Die mittlere Entfernung zwischen dem Planeten und seinem Heimatstern entspricht nur drei Prozent der Distanz zwischen Erde und Sonne. Außerdem wendet HD 189733b seinem Stern immer nur eine Seite zu; Astronomen sprechen von "gebundener Rotation". All das hat zur Folge, dass es auf dem Planeten heiß wird. Sehr heiß. Von bis zu 2000 Grad Celsius auf der Tag- und 700 Grad auf der Nachtseite ist die Rede.

Die Experten, die HD 189733b im Februar für wasserlos erklärten, haben nur die Tagseite des Planeten beobachtet. Die aber wird laut Tinetti so kräftig geröstet, dass die Atmosphäre in jeder Höhe ungefähr gleich heiß sein dürfte - im Unterschied zur Erde, deren Gashülle bekanntlich kälter wird, je weiter man sich vom Boden entfernt.

Zu heiß für Wasserfund

Im Lichtspektrum einer solchen isothermen Atmosphäre aber seien die für Wasserdampf charakteristischen Zacken, sogenannte Absorptionslinien, nicht mehr erkennbar. Die entstehen nur, wenn Strahlung von der Planetenoberfläche durch kühlere Gasschichten dringt und von Molekülen teilweise absorbiert wird. Wenn die Atmosphäre überall gleich heiß ist, "könnte das die Wasser-Signatur aus dem Spektrum herauswaschen, selbst wenn große Wassermengen vorhanden sind", sekundiert die Harvard-Astronomin Heather Knutson in einem Kommentar in "Nature".

Tinetti und ihre Kollegen haben deshalb das Sternenlicht beobachtet, das durch die äußeren Schichten der Planetenatmosphäre fällt. Da der Stern grundsätzlich heißer ist als der Planet, bekommt man bei dieser Methode immer Absorptionslinien - egal, wie die Temperaturen in der Planeten-Atmosphäre verteilt sind. Die Messungen von Tinettis Team seien deshalb ein "solider Beweis" für die Existenz von Wasser, meint Knutson.

Das sieht Joachim Wambsganß ein wenig anders. Es sei zwar "plausibel", dass die Absorptionslinien tatsächlich von Wasser herrührten, sagte der Astrophysiker an der Universität Heidelberg im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Aber Wasser muss nicht zwingend die Ursache sein." Auch die Erklärung, dass eine isotherme Atmosphäre bei früheren Messungen das Wasser verschleiert habe, hält Wambsganß für "etwas zu einfach".

Aus falschen Gründen zum richtigen Ergebnis?

Zudem ist nicht völlig klar, was genau mit dem Sternenlicht geschieht, wenn es durch die Atmosphäre eines extrem heißen Planeten fällt. Lisa Kaltenegger vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics bemerkt, dass Tinettis Team die entsprechenden Daten für Wasser nur am Computer modelliert und nicht aus Experimenten gewonnen habe. Außerdem sei es "interessant", dass Tinettis Modell eine klare Atmosphäre ohne Wolken voraussetzt, obwohl zugleich Wasser vorhanden sein soll. Für das Ergebnis ist das durchaus bequem, denn Wolken würden die Wasser-Absorptionslinien schwächen.

Befremdlich erscheint auch, dass Tinettis Team den Erstfund von Exoplaneten-Wasser für sich beansprucht, es zugleich aber für "möglich" hält, dass schon Barman richtig lag - auch wenn seine Methode weniger präzise gewesen sei. "Das ist, als würde man sagen, Barman sei aus den falschen Gründen zum richtigen Ergebnis gekommen", meint Wambsganß. "Natürlich hat Tinettis Team ein klareres Ergebnis. Ich denke aber, dass Barman tendenziell richtig lag."

Im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE gab sich Tinetti denn auch konzilianter. Man wolle gar nicht ausschließen, dass Barman richtig gelegen habe. "Unsere Methoden ergänzen sich."



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