Wenn wir endlich irgendwo jenseits der Erde Leben finden, ist es das Ende einer langen Suche. Das Leben wird uns wahrscheinlich nicht seine Anwesenheit mitteilen, wir müssen einer langen Kette von Hinweisen folgen, um es zu finden. Wie Wissenschaftler uns immer wieder sagen, steht am Anfang dieser Kette von Hinweisen Wasser.
Die Entdeckung des TRAPPIST-1-Systems im letzten Jahr hat viel Aufregung ausgelöst. 7 Planeten umkreisen den Stern TRAPPIST-1, nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt. Zu dieser Zeit dachten Astronomen, zumindest einige von ihnen seien erdähnlich. Aber jetzt zeigt eine neue Studie, dass einige der Planeten mehr Wasser als die Erde enthalten könnten. Etwa 250 mal mehr.
Diese neue Studie konzentriert sich auf die Dichte der 7 TRAPPIST-1-Planeten. Der Versuch, diese Dichte zu bestimmen, ist eine herausfordernde Aufgabe, an der einige der Kraftpakete in der Welt der Teleskope beteiligt waren. Das Spitzer-Weltraumteleskop, das Kepler-Weltraumteleskop und die SPECULOOS-Einrichtung (Suche nach bewohnbaren Planeten, die ULtra-cOOl-Sterne entfernen) am Paranal-Observatorium der ESO wurden alle in der Studie verwendet.
In dieser Studie wurden die Beobachtungen der drei Teleskope einer komplexen Computermodellierung unterzogen, um die Dichte der 7 TRAPPIST-Planeten zu bestimmen. Infolgedessen wissen wir jetzt, dass sie alle größtenteils aus Gestein bestehen und dass einige von ihnen 5 Massen-% Wasser sein könnten. (Die Erde besteht nur aus etwa 0,02 Massen-% Wasser.)
Die Dichte dieser Planeten zu finden war nicht einfach. Dazu mussten Wissenschaftler sowohl die Masse als auch die Größe bestimmen. Die TRAPPIST-1-Planeten wurden mithilfe der Transitmethode gefunden, bei der das Licht des Wirtssterns eintaucht, wenn die Planeten zwischen ihrem Stern und uns vorbeiziehen. Die Transitmethode gibt uns eine ziemlich gute Vorstellung von der Größe der Planeten, aber das war's.
Es ist viel schwieriger, die Masse zu finden, da Planeten mit unterschiedlichen Massen die gleichen Umlaufbahnen haben können und wir sie nicht unterscheiden können. Aber in Multi-Planeten-Systemen wie TRAPPIST-1 gibt es einen Weg.
Während die Planeten den TRAPPIST-1-Stern umkreisen, stören massereichere Planeten die Umlaufbahnen der anderen Planeten mehr als leichtere. Dies ändert das Timing der Transite. Diese Effekte sind laut Team „kompliziert und sehr subtil“, und es waren viele Beobachtungen und Messungen des Transit-Timings - und eine sehr komplexe Computermodellierung - erforderlich, um ihre Dichte zu bestimmen.
Der Hauptautor Simon Grimm erklärt, wie es gemacht wurde: „Die TRAPPIST-1-Planeten sind so nahe beieinander, dass sie sich gravitativ gegenseitig stören, sodass sich die Zeiten, in denen sie vor dem Stern vorbeiziehen, geringfügig verschieben. Diese Verschiebungen hängen von den Massen der Planeten, ihren Entfernungen und anderen Umlaufbahnparametern ab. Mit einem Computermodell simulieren wir die Umlaufbahnen der Planeten, bis die berechneten Transite mit den beobachteten Werten übereinstimmen, und leiten so die Planetenmassen ab. “
Erstens wurde in dieser Studie kein Wasser nachgewiesen. Es wurde flüchtiges Material entdeckt, das ist wahrscheinlich Wasser.
Unabhängig davon, ob sie das Vorhandensein von Wasser bestätigt haben oder nicht, sind dies immer noch sehr wichtige Ergebnisse. Wir werden gut darin, Exoplaneten zu finden, und der nächste Schritt besteht darin, die Eigenschaften aller Atmosphären zu bestimmen, die Exoplaneten haben.
Teammitglied Eric Agol kommentiert die Bedeutung: „Ein Ziel von Exoplanetenstudien war es seit einiger Zeit, die Zusammensetzung von Planeten zu untersuchen, die in Größe und Temperatur erdähnlich sind. Die Entdeckung von TRAPPIST-1 und die Fähigkeiten der ESO-Einrichtungen in Chile und des NASA-Spitzer-Weltraumteleskops im Orbit haben dies ermöglicht - und geben uns einen ersten Einblick in die Exoplaneten in Erdgröße! “
Diese Studie sagt uns nicht, ob auf einem der TRAPPIST-Planeten Leben ist oder ob sie bewohnbar sind. Es ist nur ein weiterer Schritt auf dem Weg, hoffentlich eines Tages irgendwo Leben zu finden. Der Co-Autor der Studie, Brice-Olivier Demory, an der Universität Bern, sagte dazu: „Die Dichte ist zwar ein wichtiger Hinweis auf die Zusammensetzung der Planeten, sagt aber nichts über die Bewohnbarkeit aus. Unsere Studie ist jedoch ein wichtiger Schritt vorwärts, da wir weiterhin untersuchen, ob diese Planeten das Leben unterstützen könnten. “
Dies ist, was die Studie über die verschiedenen Planeten im TRAPPIST-System feststellte:
- TRAPPIST 1-b und 1c sind die beiden innersten Planeten und haben wahrscheinlich felsige Kerne und sind von Atmosphären umgeben, die viel dicker sind als die der Erde.
- TRAPPIST-1d ist mit etwa 30 Prozent der Erdmasse der leichteste der Planeten. Wir sind uns nicht sicher, ob es eine große Atmosphäre, einen Ozean oder eine Eisschicht gibt.
- TRAPPIST-1e ist eine kleine Überraschung. Es ist der einzige Planet im System, der etwas dichter als die Erde ist. Es kann einen dichteren Eisenkern haben und es muss nicht unbedingt eine dicke Atmosphäre, einen Ozean oder eine Eisschicht haben. TRAPPIST-1e ist ein Rätsel, weil es so viel rockiger zu sein scheint als der Rest der Planeten. Es ist der Erde in Größe, Dichte und Strahlungsmenge, die es von seinem Stern empfängt, am ähnlichsten.
- TRAPPIST-1f, g und h haben möglicherweise gefrorene Oberflächen. Wenn sie dünne Atmosphären haben, ist es unwahrscheinlich, dass sie die schweren Moleküle enthalten, die wir auf der Erde finden, wie z. B. Kohlendioxid.
Das TRAPPIST-1-System wird noch sehr lange untersucht. Es verspricht, eines der ersten Ziele für das James Webb-Weltraumteleskop zu sein (wir hoffen). Es ist ein sehr faszinierendes System, und ob einer der Planeten als bewohnbar gilt oder nicht, das Studium dieser Planeten wird uns viel über unsere Suche nach Wasser lehren , Bewohnbarkeit und Leben.
