Astronomen haben einen erdgroßen Exoplaneten entdeckt, der von Vulkanen übersät sein könnte. Der Exoplanet trägt die Bezeichnung LP 791-18 d und könnte so häufige Vulkanausbrüche zeigen wie der Jupitermond Io, der vulkanisch aktivste Himmelskörper in unserem Sonnensystem.
Sie fanden und untersuchten den Exoplaneten in Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) und des außer Betrieb gegangenen Weltraumteleskops Spitzer, sowie einer Reihe bodenbasierter Observatorien.
Eine Studie über den Exoplaneten, geleitet von der Doktorandin Merrin Peterson vom Trottier Institute for Research on Exoplanets (iREx) der University of Montreal, erscheint in der Ausgabe des Wissenschaftsjournals Nature vom 17. Mai 2023.
„LP 791-18 d ist gezeitenbedingt gebunden, was bedeutet, dass stets dieselbe Seite seinem Heimatstern zugewandt ist“, sagte Björn Benneke, ein Co-Autor und Astronomieprofessor am iREx, der die Studie plante und betreute. „Die Tagseite wäre wahrscheinlich zu heiß für flüssiges Wasser auf der Oberfläche. Aber die Stärke der vulkanischen Aktivität, die wir auf dem gesamten Planeten vermuten, könnte eine Atmosphäre aufrechterhalten, die die Kondensation von Wasser auf der Nachtseite erlauben könnte.“
LP 791-18 d umkreist einen roten Zwergstern, der rund 90 Lichtjahre entfernt in Richtung des südlichen Sternbildes Crater (Becher) liegt. Das Team schätzt, dass er nur etwas größer und massereicher als die Erde ist.
Vor dieser Entdeckung kannten die Astronomen bereits zwei andere Welten in diesem System, LP 791-18 b und c. Der innere Exoplanet b ist etwa 20 Prozent größer als die Erde; der äußere Exoplanet c ist circa 2,5 Mal so groß wie die Erde und mehr als sieben Mal massereicher.
Bei jeder Umkreisung passieren sich die Exoplaneten d und c in geringem Abstand. Jede nahe Begegnung an dem massereicheren Planeten c erzeugt einen gravitativen Zug an dem Exoplaneten d, was dessen Umlaufbahn elliptisch macht. Auf dieser elliptischen Bahn wird der Exoplanet d leicht verformt, während er den Stern umkreist. Diese Deformierungen können genug innere Reibung erzeugen, um das Planeteninnere aufzuheizen und vulkanische Aktivitäten auf seiner Oberfläche zu verursachen. Jupiter und einige seiner Monde beeinflussen Io auf eine vergleichbare Weise.
Der Exoplanet d befindet sich am inneren Rand der habitablen Zone, dem traditionellen Entfernungsbereich eines Sterns, wo flüssiges Wasser auf einer Planetenoberfläche existieren könnte. Falls der Exoplanet geologisch so aktiv ist, wie das Forschungsteam vermutet, könnte er eine Atmosphäre aufrechterhalten. Die Temperaturen könnten auf der Nachtseite des Exoplaneten stark genug fallen, damit Wasser auf der Oberfläche kondensieren kann.
Es wurde bereits Beobachtungszeit genehmigt, um den Exoplaneten c mit dem James Webb Space Telescope zu untersuchen, und das Team vermutet, dass der Exoplanet d auch ein außergewöhnlicher Kandidat für atmosphärische Analysen durch Webb ist.
„Eine große Frage in der Astrobiologie – jenes Fachgebiet, das den Ursprung des Lebens auf der Erde und darüber hinaus untersucht – ist die Frage, ob tektonische oder vulkanische Aktivität notwendig für Leben ist“, sagte die Co-Autorin Jessie Christiansen vom Exoplanet Science Institute der NASA und dem California Institute of Technology in Pasadena. „Diese Prozesse könnten nicht nur eine Atmosphäre erschaffen, sondern auch Material ausstoßen, das sonst herabsinken und in der Kruste gebunden werden würde. Darunter auch Elemente, die wir für wichtig für Leben halten, beispielsweise Kohlenstoff.“
Die Spitzer-Beobachtungen gehörten zu den letzten, die das Weltraumteleskop vor seiner Außerdienststellung im Januar 2020 machte.
„Es ist unglaublich, über die fortlaufenden Entdeckungen und Veröffentlichungen Jahre nach dem Ende der Spitzer-Mission zu lesen“, sagte Joseph Hunt, der Spitzer-Projektmanager am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Südkalifornien. „Das zeigt wirklich den Erfolg unserer erstklassigen Ingenieure und Wissenschaftler. „Zusammen konstruierten sie nicht nur ein Weltraumteleskop, sondern erstellten auch einen Datensatz mit hohem Nutzen für die astrophysikalische Gemeinschaft.“
TESS ist eine NASA Astrophysics Explorer Mission, die vom MIT in Cambridge (Massachusetts) betrieben und vom Goddard Space Flight Center der NASA geleitet wird. Zu den weiteren Partnern gehören Northrop Grumman in Falls Church (Virginia), das Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley, das Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian in Cambridge (Massachusetts), das Lincoln Laboratory am MIT und das Space Telescope Science Institute in Baltimore. Mehr als ein Dutzend Universitäten, Forschungsinstitute und Observatorien weltweit nehmen an der Mission teil.
Sämtliche Daten, die Spitzer während seiner Betriebszeit gesammelt hat, sind durch das Spitzer-Datenarchiv im Infrared Science Archive des IPAC am Caltech in Pasadena (Kalifornien) öffentlich verfügbar. Das Jet Propulsion Laboratory der NASA, eine Abteilung des Caltech, leitete die Spitzer-Missionsoperationen für das Science Mission Directorate der Agentur in Washington. Die wissenschaftlichen Operationen wurden am Spitzer Science Center des IPAC am Caltech durchgeführt. Die Flugoperationen wurden von Lockheed Martin Space in Littleton (Colorado) gesteuert.
(THK)
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