Premiere im All HD 209458b - erstmals Wasser auf fernem Planeten entdeckt

150 Lichtjahre von der Erde ist der Planet entfernt, in dessen Atmosphäre jetzt Forscher Wasserdampf nachgewiesen haben. Es könnte ein wichtiger Schritt zur Entdeckung von Leben im All sein.

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Der Gasriese mit der recht prosaischen Bezeichnung HD 209458b ist offenbar immer für eine Schlagzeile gut. Er war der erste Planet außerhalb unseres Sonnensystems, dessen Lichtspektrum direkt gemessen wurde - was im März 2005 als wissenschaftliche Sensation galt, da nur auf diesem Weg die Entdeckung von lebensfreundlichen Orten im All möglich ist. HD 209458b war der erste Planet, bei dem eine Wasserstoff-Atmosphäre nachgewiesen wurde, und auch die Entdeckung von Sauerstoff und Kohlenstoff in seiner Hülle war eine Premiere.

Jupiter-ähnlicher Gasplanet (Zeichnung): Erstmals wurde Wasser in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachgewiesen
NASA / JPL-Caltech

Jupiter-ähnlicher Gasplanet (Zeichnung): Erstmals wurde Wasser in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachgewiesen

Nun könnte mit Hilfe des Jupiter-ähnlichen Planeten erneut ein Erstfund gelungen sein: Der US-Forscher Travis Barman will in der Atmosphäre Wasserdampf aufgespürt haben. Wissenschaftler hatten lange mit einer solchen Entdeckung gerechnet, die bisher trotz intensiver Suche ausgeblieben war. Erst Ende Februar hatte das "Spitzer"-Weltraumteleskop das Licht aus der Atmosphäre von HD 209458b untersucht - aber keinen Wasserdampf gefunden.

Barman glaubt, dass ihm die Entdeckung nun mit Hilfe früherer Beobachtungen des "Hubble"-Teleskops gelungen ist. Der Forscher des Lowell Observatory in Flagstaff (US-Bundesstaat Arizona) hat "Hubble"-Aufnahmen im Bereich des sichtbaren und infraroten Lichts mit eigenen theoretischen Modellen verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass in der Atmosphäre von HD 209458b Wasserdampf existiert, schreibt Barman in einem Fachartikel, der demnächst im Fachblatt "Astrophysical Journal" erscheinen wird.

Barman gibt sich zuversichtlich, dass seine Ergebnisse Bestand haben werden: "Wir wissen jetzt, dass Wasserdampf in der Atmosphäre eines extrasolaren Planeten existiert." Es gebe "gute Gründe" für die Annahme, dass dies auch bei anderen Exoplaneten der Fall sei. "Es ist ermutigend, dass die theoretischen Vorhersagen gut mit den Beobachtungen zusammenpassen."

Bisherige Suche nach Wasser verlief ergebnislos

HD 209458b ist ein vielversprechender Kandidat für den Nachweis von Wasserdampf in der Atmosphäre: Er gehört zu den sogenannten Transitplaneten, die von der Erde aus gesehen direkt an ihren Heimatsternen vorbeiziehen. Während eines solchen Transits absorbiert die Planetenatmosphäre einen Teil des Sonnenlichts. Je nach Zusammensetzung der Gashülle werden verschiedene Wellenlängen unterschiedlich stark geschluckt, was einen Rückschluss auf die Bestandteile der Atmosphäre erlaubt. Da HD 209458b alle dreieinhalb Tage an seinem Stern vorbeizieht, eignet er sich besonders gut für entsprechende Messungen.

Doch die Daten des "Spitzer"-Teleskops, die Ende Februar in den Fachblättern "Nature" und "Astrophysical Journal Letters" veröffentlicht wurden, enthielten keine Hinweise auf Wasserdampf. Allerdings äußerten die beteiligten Wissenschaftler die Vermutung, dass die H2O-Moleküle hinter einem Schleier aus Sandpartikeln verborgen liegen könnten, der den Planeten umgibt. Er wurde bei den "Spitzer"-Messungen ebenfalls nachgewiesen.

Barman erklärt, dass die Absorption durch Wasserdampf einen Planeten in einem bestimmten Bereich des Infrarotlichts größer erscheinen lässt als im sichtbaren Bereich. Auf diese Weise habe er in den alten Messungen das Wasser trotz der Silikatpartikel entdecken können.

"Drang, in die Geschichtsbücher zu kommen"

Der Astronom Hans-Ulrich Käufl von der Europäischen Südsternwarte in Garching bescheinigte Barman eine "wissenschaftlich saubere Arbeit". Allerdings sei das Ergebnis wenig überraschend, da man die Existenz von Wasserdampf in den Atmosphären von Gasriesen schon lange vorhergesagt habe. "Hier stand wohl der Drang, als Entdecker des ersten Wassers auf einem Exoplaneten in die Geschichtsbücher einzugehen, im Vordergrund", meint Käufl.

Tatsächlich wurden die Messungen, auf denen Barmans Berechnungen basieren, zum Teil schon 2002 veröffentlicht. Bestimmte Charakteristika in diesen Daten erklärt Barman nun anhand seiner Modelle mit dem Vorhandensein von Wasser, was vorher nicht getan wurde.

Käufl hält Barmans Kalkulationen insgesamt für schlüssig, erkennt aber auch eine Schwäche: Bei Beobachtungen mit dem Keck-Teleskop auf Hawaii hatte ein Team um Drake Deming im Jahr 2002 den Planeten HD 209458b beobachtet, aber keinen Kohlenstoff in der Atmosphäre entdeckt. "In Barmans Berechnungen hätte aber Kohlenstoff auftauchen müssen", sagte Käufl im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE.

Noch skeptischer äußerte sich Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau: Barman gehe von mehreren Voraussetzungen aus, bei denen es sich um bloße Vermutungen handle - etwa etwa dass der Einfluss von Wolken in der Planetenatmosphäre auf die Beobachtung weitgehend vernachlässigbar ist oder dass der Temperaturverlauf zwischen der Tag- und Nachtseite einem bestimmten Wert entspreche.

"Unplausibel ist auch, wo das Wasser überhaupt herkommen soll", sagte Hartogh zu SPIEGEL ONLINE. Ein sogenannter "heißer Jupiter" wie HD 209458b bestehe schließlich nicht aus Wasser, und lange könne sich das Nass auf dem extrem heißen Planeten nicht halten. "Die einzige plausible Erklärung wäre, dass der Planet weiter entfernt von dem Stern entstanden ist und seine Umlaufbahn erst in jüngster Vergangenheit verkleinert hat."

Wasserdampf kein Hinweis auf Lebensformen

Ein Hinweis auf Lebensformen wäre der Wasserdampf in der Atmosphäre von HD 209458b freilich nicht. Der rund 150 Lichtjahre von der Erde entfernte Gasriese ist etwa 1,3-mal so groß ist wie Jupiter, umkreist seinen Stern aber in einem viel engeren Orbit. Die Erde ist im Durchschnitt 21-mal weiter von der Sonne entfernt als HD 209458b von seinem Stern. Entsprechend heiß geht es auf dem Gasriesen zu: Die Temperatur in der Atmosphäre wird auf 850 bis 1100 Grad geschätzt - keine besonders guten Bedingungen für Leben.

Dennoch ist der Nachweis von Wasserdampf von großer Bedeutung für die Astronomie: Die prinzipielle Fähigkeit, mit Hilfe der Spektroskopie die Chemie von Exoplaneten-Atmosphären zu entschlüsseln, gilt als Voraussetzung für die Entdeckung von Lebensformen in den Tiefen des Alls.

Felsplaneten wie die Erde, die als beste Kandidaten für fremdes Leben gelten, sind allerdings bei weitem kleiner als Gasriesen vom Kaliber Jupiters und entsprechend schwieriger zu beobachten. Die nächste Generation von Teleskopen, zu denen auch das im Dezember gestartete europäische Weltraumteleskop "Corot" gehört, soll jedoch auch Felsbrocken von der Größe der Erde direkt beobachten können.



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