Trappist Planeten nicht in habitabler Zone

von Russell Grigg
übersetzt von Paul Mathis

Erschienen am 11. April 2017 (GMT+10)

März 2017 berichteten wir über die Ankündigung der NASA vom Februar 2017 über ihre Entdeckung von sieben erdgroßen Planeten, die den roten Zwergstern Trappist-1 umkreisen.¹ Diese Planeten (in der Reihenfolge ihrer Entfernung von ihrem Stern als Trappist-1: b, c, d, e, f, g und h bezeichnet) variieren im Durchmesser im Bereich von 23% kleiner bis 13% größer im Vergleich zur Erde. Hier endet die Ähnlichkeit aber schon und es gibt auch sonst sehr wenig, was erdähnlich ist. Insbesondere die Behauptungen in den Zeitungen, dass sie von Wasser-Ozeanen bedeckt seien, sind grobe Spekulationen – trotz der sehr phantasievollen künstlerischen Illustrationen, die von der NASA veröffentlicht wurden.

NASA

Die NASA behauptete ursprünglich, dass „drei dieser Planeten sicher in der habitablen Zone liegen“.² Allerdings hat die Forschung nun gezeigt, dass dies nicht so ist und dass keiner der Trappist-1-Planeten für Leben geeignet ist.³

Voraussetzungen für Leben

Damit auf einem Planeten Leben möglich ist, reicht es nicht aus, einfach nur in der habitablen Zone seines Sterns zu liegen. Wie David Coppedge schreibt:⁴

„Der Stern muss inaktiv sein, ohne größere Eruptionen oder stärkere Sternwinde. Die Umlaufbahn des Planeten muss fast kreisförmig sein und es darf keine Schwankungen seiner Neigung geben. Der Planet muss chemisch und thermodynamisch so ausgelegt sein, dass Wasser auftreten kann. Der Stern des Planeten muss die richtige chemische Zusammensetzung haben, sodass übermäßige Abstrahlung von ultraviolettem Licht vermieden wird, welches tödlich für Leben auf seinem Planeten wäre. Etwa ein Dutzend Faktoren werden jetzt herangeführt, die die ‚habitable Zone‘ auf einen kleinen Bruchteil der Sterne beschränken.

Ein weiteres Problem ist, dass etwa 80% aller Sterne rote Zwerge sind. Sie sind etwa ein Drittel so groß und etwa ein Tausendstel so hell wie unsere Sonne, so dass wir sie nicht mit bloßem Auge sehen können. Um seine Umlaufbahn in der habitablen Zone eines roten Zwergs zu haben, müsste der Planet so nahe am Stern sein, dass er durch gebundene Rotation an den Stern gekoppelt wäre, d. h. er würde dem Stern immer dieselbe Seite zuwenden. Somit würde eine Seite bei ewigem Tag gebraten, die andere bei ewiger Nacht gefroren.“

Trappist-1 unterscheidet sich von unserer Sonne in Bezug auf seine effektive Oberflächentemperatur von nur ~2560 K (d. h. über dem absoluten Nullpunkt = ~2290 °C) im Vergleich zu 5777 K bei der Sonne. Er ist nur marginal größer als Jupiter, seine Helligkeit ist etwa 2000 Mal schwächer als die der Sonne, und er strahlt vorwiegend im infraroten Bereich. Daher wurde er als „ultrakühl“ klassifiziert. Die Planeten sind höchstwahrscheinlich durch gebundene Rotation an ihren Stern gekoppelt – mit den damit verbundenen Problemen, wie oben ausgeführt und anderen, die im vorherigen Artikel erwähnt wurden.

Klimasimulation des Trappist-1-Systems

Die Planeten- und Sterndaten des Trappist-1-Systems sind mittlerweile in 3D-Klimasimulationen von Eric Wolf am Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado, Boulder, eingeflossen.⁵ Wolf nahm „von Ozeanen bedeckte Planeten mit Atmosphären, die aus N₂, CO₂ und H₂O bestehen und aus Beobachtungen abgeleitete orbitale und geophysikalische Eigenschaften haben“ an.⁵

Die drei inneren Planeten wurden mit Simulationen des Planeten d abgedeckt, wobei die Ergebnisse auf die Planeten b und c extrapoliert wurden, weil diese wegen ihrer größeren Nähe zu ihrem Stern „bei identischer Zusammensetzung der Atmosphäre deutlich heißer als Planet d wären“. Ebenso wurden die drei äußeren Planeten mit Simulationen für den Planeten f abgedeckt, da er dem Stern näher ist als die Planeten g und h und somit eine höhere Chance auf Bewohnbarkeit bietet. Hier sind die Ergebnisse.

Die drei inneren Planeten sind zu heiß

Es stellt sich heraus, dass die Umlaufbahnen der drei inneren Planeten b, c und d zu nahe bei Trappist-1 sind, um noch in der traditionellen habitablen Zone, die für flüssiges Wasser notwendig ist, zu liegen. D. h. mit anderen Worten, sie sind zu heiß. Wolf schreibt: „Wenn es also jemals Wasser auf den inneren Planeten gab, hätten sie einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt erlitten und ihr Wasser wäre komplett in den Weltraum entwichen, so dass sie heute trocken sein müssen.“³

Die drei äußeren Planeten sind zu kalt

NASA/JPL-Caltech

Dem Leser wird aufgefallen sein, dass CO₂ eines der Treibhausgase ist, das für die globale Erwärmung der Erde verantwortlich gemacht wird, weil es die abgestrahlte Wärme wieder zurück zur Erdoberfläche reflektiert. Wolf hat in seinen Simulationen CO₂-Atmosphären mit bis zu 30 bar Druck verwendet! Er schreibt:

„…in allen Simulationen des Planeten f sanken die Temperaturen so stark ab, dass CO₂ auf der Oberfläche kondensieren und damit die Atmosphäre zusammenbrechen würde. Die Planeten g und h … erhalten erheblich weniger Sternlicht als Planet f, sodass auch sie einem „Schneeball-Zustand“ nicht entkommen könnten, wenn sie nur durch CO₂ erwärmt würden. Also schlussfolgern wir, dass die Planeten f, g und h außerhalb der traditionellen habitablen Zone mit flüssigem Wasser liegen, die durch die maximale CO₂-Treibhausgrenze definiert ist.“³

Kurzum, die Planeten f, g und h sind zu weit weg von ihrem Stern, um in der habitablen Zone des Sterns zu liegen, d. h. sie sind zu kalt.

Hat Planet e Wasser?

Die obige Eliminierung der Planeten b, c, d, f, g und h aus der habitablen Zone hinterlässt den Planeten e als einzigen möglichen Kandidaten. Also hat er vielleicht Wasser?

Da Wolf das evolutionäre Langzeit-Szenario bejaht, sagt er, dass ultrakühle Zwergsterne eine Milliarde Jahre benötigen können, um zu einem stabilen System zu werden. Währenddessen würden solche Sterne alle Planeten einer intensiven Strahlung aussetzen und den Treibhauseffekt außer Kontrolle geraten lassen. Dies könnte zu einem großen Wasserverlust führen – bis zur siebenfachen Menge aller Erd-Ozeane für den Planeten d. Er schlussfolgert: „Daher hätte Planet e ein anfängliches Wasserreservoir von mehrfacher Größe wie unsere Erde benötigt, um auch heute noch reichlich Wasser zu haben.“³

Die Alternative wäre, sagt er, dass sich die Planeten zunächst weiter entfernt vom Stern gebildet hätten, wo die Strahlungsintensität viel niedriger gewesen wäre, und erst viel später nach innen gewandert wären. Aber das hat seine eigenen Probleme: sie wären wahrscheinlich den ganzen Weg bis in die Nähe ihres Sterns „gewandert“, um dann letztlich von ihm in einer „Todesspirale“ verschlungen zu werden!⁶

Angesichts der Tatsache, dass die Naturalisten nicht wissen, warum unsere Erde so viel Wasser hat, warten wir auf Beweise oder zumindest Vorschläge, wie Planet e bis zu siebenmal mehr Wasser hätte haben können. Soweit es um gesichertes Wissen geht, gibt es keine erdähnlichen Planeten außer dem, auf dem wir leben.

Schlussfolgerung

Eric Wolfs Forschung zeigt, dass keiner der Trappist-1-Planeten geeignet ist, Leben zu beherbergen. Das bedeutet, dass das Trappist-1-System die evolutionären Hoffnungen, Leben irgendwo anders im Universum zu finden, nicht bestätigt.