Studie verändert die Suche nach außerirdischem Leben komplett

"Hyzeanische" Planeten, also Planeten mit riesigen Ozeanen und einer Atmosphäre hauptsächlich aus Wasserstoff, faszinierten Wissenschaftler schon lange. Diese würden dank der Kombination lebensfreundliche Bedingungen bieten. Doch nun hat eine neue internationale Forschungsarbeit eine schlechte Nachricht.

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Die aktuellen Ergebnisse der Arbeit widerlegen diese Hypothese. Caroline Dorn, Professorin für Exoplaneten an der ETH Zürich, erklärt: "Unsere Berechnungen zeigen, dass dieses Szenario nicht möglich ist."

Internationales Team

Die internationale Forschungsarbeit entstand unter der Leitung der Schweizer Hochschule, in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und der University of California in Los Angeles. Sie haben in ihren Berechnungen ein wichtiges Element miteinbezogen: die chemische Kopplung zwischen Atmosphäre und Planetinneren. Diese wurde bisher vernachlässigt.

Die neue Studie wurde nun in "The Astrophysical Journal Letters" veröffentlicht. Der Erstautor Aaron Werlen erläutert den neuen Ansatz: "In unserer Studie haben wir untersucht, wie sich die chemischen Wechselwirkungen von Magma-Ozean und Atmosphäre auf den Wassergehalt junger Sub-Neptun-Exoplaneten auswirken."

Umfangreiche Berechnungen

Junge Sub-Neptune sind Planeten, welche kleiner sind als Neptun. Dabei vermuten Wissenschaftler, dass sie einst von einem tiefen, heißen Magma-Ozean bedeckt waren. Dieser blieb durch eine Hülle aus Wasserstoffgas über Jahrmilliarden erhalten.

Das Forschungsteam führte dabei umfangreiche Berechnungen durch. Sie analysierten für 248 Modell-Planeten den chemischen Gleichgewichtszustand von 26 Komponenten. Das Ergebnis zeigt, dass die chemischen Prozesse den Großteil der Wasserstoffmoleküle zerstören. Der Wasserstoff und Sauerstoff verbindet sich mit metallischen Elementen. Diese Verbindung wird hauptsächlich in den Planetenkern transportiert.

Hypothese widerlegt

Werlen erklärt: "Wir sehen in den Simulationen klar, dass die Planeten viel weniger Wasser haben, als sie ursprünglich ansammelten." Er setzt fort: "Das Wasser, das tatsächlich als H₂O an der Oberfläche vorhanden bleibt, ist auf maximal einige Prozent begrenzt." Damit wurde die Hypothese der "hyzeanischen" Planeten widerlegt.

Dorn betont: "Den Berechnungen zufolge gibt es keine fernen Welten mit massiven Wasserschichten, in denen Wasser rund 50 Prozent der Planetenmasse ausmacht, wie man bisher dachte. Hycean-Welten mit 10 bis 90 Prozent Wasser sind daher sehr unwahrscheinlich."

Interessantes Nebenergebnis

Das Ergebnis beeinflusst die Suche nach außerirdischem Leben. Die Forschung muss stärker auf kleinere Planeten fokussieren, was eine Schwierigkeit für die Teleskoptechnologie darstellt. Diese haben Probleme, kleinere Himmelskörper zu erfassen.

Nebenbei wurde in dieser Studie festgestellt, dass die meisten fernen Planeten einen ähnlichen Wasseranteil besitzen wie die Erde. Dorn dazu: "Die Erde ist vielleicht gar nicht so außergewöhnlich, wie wir meinen. In unserer Studie erscheint sie jedenfalls als typischer Planet."