Gastkommentar: Ao. Univ.-Prof. Ronald Weinberger: Habitabel, jedoch nicht hospitabel. Anmerkungen zur Entdeckung des ersten bewohnbaren Exoplaneten

Ao. Univ.-Prof. Ronald Weinberger ist Astronom am Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck. Er kommentiert einen aufsehenerregenden Fund europäischer Planetenjäger.
Ao. Univ.-Prof. Ronald Weinberger
Bild: Ao. Univ.-Prof. Ronald Weinberger
Prolog

Ängstlich starrte sie auf die riesige, in düsterem Rot glimmende Scheibe am Horizont. Gewaltige Entladungen brachen sich auf ihr Bahn, verästelte Blitze zuckten, mächtige gelblich-bläulich leuchtende Gasfontänen reckten sich hoch empor, Türme aus Fackeln loderten kaskadenartig, der gesamte Rand waberte heftig. Ein energetische Gewitter würde bald über den Planeten hereinbrechen, dürfte wohl lange Zeit anhalten. Die Entfesselung desaströser Orkane war zu befürchten. Die Oberfläche würde in Strahlen- und Teilchenschauern gebadet werden. Es war demnach höchste Zeit, sich davonzumachen, die Wanderung in die Zone des immerwährenden Zwielichts bzw. der Dunkelheit anzutreten. Dort würde es um vieles kühler sein, doch sie und die Ihren hätten vermehrten Schutz. Aber es drohte zu exzessiven Versorgungsengpässen zu kommen, so wie fast jedes Mal. Pflanzen liebten die Kälte, das Eis, den Mangel an Licht keineswegs. Dann hieß es, sich in den schützenden Körperpanzer zurückzuziehen, die Lebensfunktionen auf ein Minimum zu reduzieren. Hoffentlich würden von ihren vier Sprösslingen noch alle am Leben sein, wenn sie nach Abklingen der Eruptionen auf dem Licht- und Wärmespender in die Tageszone zurückkehrten. Nicht so wie ihr Partner, dessen Lebensenergien beim vorletzten Mal nicht mehr ausgereicht hatten, den langwierigen Marsch zurück ins Helle durchzustehen. Auf denn! Sie stupste die Jungen, die sich angstvoll an sie herangedrängt hatten, an. Das Quintett, aus einem großen und vier kleinen gedrungenen buckeligen Leibern bestehend, begann sich auf ihren jeweils drei stummelartigen Beinpaaren, unter Zuhilfenahme des von hinten blasenden Sturms,  rasch in Bewegung zu setzen; die zeitraubende mühsame Wanderung in Richtung Terminator, der Licht-Schatten-Grenze, hatte begonnen…

 

Fiktion und Realität

Ist der Verfasser dieser Zeilen gänzlich in die Domäne der Science Fiction abgeglitten? Mitnichten. Oder besser - jein. Was vor wenigen Wochen ein 11-köpfiges Astronomenteam unter der Leitung des Wissenschaftlers Stephane Udry von der Universität Genf  der Fachwelt und den Medien präsentiert hatte, beinhaltet nämlich eine Anzahl von Fakten, die zu weiterführenden, auch science-fiction-artigen Spekulationen geradezu verleiten. Das Wesentlichste: Zum ersten Mal scheint es gelungen zu sein, einen erdähnlichen Planeten um einen anderen Stern in dessen habitabler Zone nachzuweisen. -  Als „erdähnlich“ bezeichnet man dann einen Planeten, wenn er nicht mehr als das Zehnfache (oder weniger als ein Zehntel) der Erdmasse aufweist und aus Elementen aufgebaut ist, die auch auf der Erde dominieren. Ein kompakter Schneeball in Erdgröße, der einen anderen Stern umkreist, entspräche demnach nicht der Definition eines „erdähnlichen“ Planeten. Betreffs anderer Sterne und deren Planeten („Exoplaneten“) kennt man heutzutage etwa 230 derartige Sternbegleiter; der erste Exoplanet um einen anderen, einigermaßen sonnenähnlichen, Stern wurde im Jahre 1995 entdeckt. Die „habitable Zone“ um einen Stern ist jener Raumbereich um ihn, in dem ein allenfalls vorhandener Planet Wasser in flüssiger Form dauerhaft auf der Oberfläche enthalten kann. „Habitabel“ bedeutet im engeren Sinne, dass ein derartiger Planet für höheres Leben, wie wir es kennen, im Prinzip bewohnbar sein könnte…

 

Stern und Planet – die Fakten

Detaillierte photometrische und spektroskopische Untersuchungen im Verein mit theoretischen Modellstudien erlaubten bereits vor mehreren Jahren die Herleitung einer Reihe von Parametern für den hier interessierenden Stern – mit einer Unsicherheit von nur wenigen Prozent. Er wird als Gliese 581 bezeichnet; eine Nummer aus einem Katalog der sonnennächsten Sterne, kompiliert von Wilhelm Gliese. Der Stern ist ein so genannter Roter Zwerg (Spektraltyp M3) in „nur“ 20,45 Lichtjahren Entfernung (man vergleiche damit die Ausdehnung unserer Milchstraße von etwa 100 000 Lichtjahren) und damit ein typischer Vertreter der Sterne in der Milchstraße: Astronomen schätzen den Anteil von Roten Zwergen an der gesamten Sternpopulation der Milchstraße von etwa 200 Milliarden Sternen auf zumindest 80%. Gliese strahlt 500-mal schwächer als unsere Sonne, ist mit  3 000 Grad Oberflächentemperatur nur halb so heiß wie unser Heimatgestirn und weist zudem bloß die 0,31-fache Sonnenmasse auf. Das Alter von Gliese 581 kann nicht genau bestimmt werden, beträgt zumindest 2 Milliarden Jahre, liegt jedoch vermutlich knapp über 4 Milliarden Jahre  (vgl. das Alter unseres Sonnensystems von  4,6 Milliarden Jahren).

Gliese 861 gelangte schon vorletztes Jahr in die Schlagzeilen, da Astronomen einen Planeten mit ungefähr 16-facher Erdmasse entdeckten („Gliese 581b“), der den Stern alle 5,36 Tage in einem Abstand von nur 6 Millionen km umkreist (vgl. den Abstand Erde zur Sonne von 150 Millionen km). Dieser Planet sollte seiner geringen Entfernung vom Stern wegen eine Oberflächentemperatur von ungefähr 150 Grad Celsius aufweisen.

Der neue, „habitable“, Planet („Gliese 581c“; es existieren auch bereits Hinweise auf einen weiteren Trabanten)  konnte mit der selben Messmethode entdeckt werden wie Gliese  581b - eine Methode, mit der übrigens die weitaus meisten der heute bekannten Exoplaneten aufgefunden werden konnten. Diese Nachweistechnik ist im Prinzip sehr einfach, erfordert jedoch den Einsatz hochpräziser Apparaturen zur Geschwindigkeitsmessung. Falls nämlich die Bahnebene eines Planeten um seinen Stern derart liegt, dass wir von der Seite auf diese blicken, kann man, falls der Planet zwischen uns und dem Stern  vorbeizieht, die Auslenkung des Sterns in unsere Richtung  - und falls er von uns aus gesehen hinter dem Stern vorbeizieht, die Auslenkung von uns weg messen (in praxi wenige Meter pro Sekunde). Der Planet kann, da er immer von seinem Stern überstrahlt wird, dabei nicht direkt nachgewiesen werden, sondern nur über den „Dopplereffekt“, den der Stern zeigt. Aus den Details der Auslenkung können dann Daten über die Bahn und Masse des Planeten ermittelt werden.

Der neue Planet erwies sich als der kleinste bisher entdeckte Exoplanet. Er dürfte eine Masse von 5 Erdmassen haben und umkreist seinen Stern auf einer nur leicht elliptischen Bahn in 12,9 Tagen. Aus Modellen für Planetenentstehung ergibt sich, dass er aus einer Mischung aus verschiedensten, auch schwereren, Elementen bestehen dürfte, was eine Abschätzung seines Durchmessers ermöglicht: Gliese 581c hat ungefähr den 1,5-fachen Erddurchmesser. Er befindet sich – und das ist der die Öffentlichkeit besonders elektrisierende Befund – mit 11 Millionen km in einer Distanz von seinem Muttergestirn, die eine zwischen 0 und +40 Grad Celsius liegende Oberflächentemperatur wahrscheinlich macht. Ein habitabler, demnach im Grunde „bewohnbarer“, Planet.

 

Realität und Fiktion

Die Entdecker des neuen Planeten sind in ihrer Arbeit – die in dem renommierten europäischen Fachjournal „Astronomy and Astrophysics“ erscheinen wird – naturgemäß vorsichtig mit Spekulationen, die über die Faktenlage hinausgehen. Dennoch dürfen einige Betrachtungen  angestellt werden, denen ein verschieden hoher, wenngleich nicht immer präzisierbarer, Grad an Wahrscheinlichkeit zukommt. So dürfte es auf dem neuen Planeten Wasser geben. Falls dies zutrifft, in dauerhaft flüssiger Form. Leben, wie wir es kennen, könnte dort, falls überhaupt entstanden, ausreichende Bedingungen für eine Weiterentwicklung vorfinden. Die Vorstellung einer in unserem Sinne gar paradiesischen Welt ist jedoch irreführend. Trabanten, die einen wesentlich massereicheren Körper in großer Nähe umkreisen, tendieren zu einer „gebundenen Rotation“ (wie unser Mond, der uns stets die selbe Seite zuwendet). Folglich sollten auf Gliese 581c ob des enormen Temperaturunterschiedes zwischen der ständig dem Stern zugewandten bzw. abgewandten Seite heftige Stürme toben. Die dem Stern zugewandte Hemisphäre wird zudem den energetischen Aktivitäten des Sterns ausgesetzt sein. Rote Zwerge weisen, ungleich mehr als die Sonne innerhalb ihres 11-jährigen Aktivitätszyklus, Strahlungsausbrüche und andere Zeichen von Aktivität, wie Teilcheneruptionen, Protuberanzen und dergleichen auf. Folglich würden wir, sollten es jemals gelingen, Gliese 581c in näheren – gar persönlichen - Augenschein zu nehmen, die Verhältnisse auf diesem bisher erdähnlichsten Planeten keineswegs als gastfreundlich, als „hospitabel“, empfinden.

Orkane, eine höhere Gravitation als auf der Erde; Fakten, die zu Spekulationen, zu Fantastereien verleiten… Sie haben mich zu der Science-Fiction-Einleitung verführt, die nun womöglich nicht mehr gänzlich an den Haaren herbeigezogen zu sein scheint. Wie die (Wissenschafts)-Geschichte belegt, überflügelt die Realität nicht selten die Fantasie. Laut einer Mitteilung eines Wissenschaftlers des Entdecker-Teams an Medien erwartet man in naher Zukunft den Fund des ersten, wirklich „erdähnlichen“ Planeten – und in wenigen Jahren sollte der Nachweis von Sauerstoff in Atmosphären von Exoplaneten technisch möglich sein. Ich bin gespannt auf diese Ergebnisse. Sie auch?