Wie Exoplaneten-Jäger Hunderte Lichtjahre entfernte, fremde Welten finden und herausfinden, ob es dort Wasser gibt

In einem etwa 218 Lichtjahre entfernten Sternsystem im Sternbild Lyra umkreisen zwei Exoplaneten einen schwachen, roten Zwergstern. In dem Fachjournal "Nature Astronomy" geben Astronomen bekannt, dass die beiden Exoplaneten – Kepler-138 c und Kepler-138 d – hauptsächlich aus Wasser bestehen könnten, eine Grundlage, dass dort Leben existieren kann.

Aber wie haben sie das herausgefunden, wenn die Planeten so weit entfernt sind, dass ein Raumschiff mit einer Geschwindigkeit von etwa 28.000 Kilometern pro Stunde mehr als acht Millionen Jahre brauchen würde, um sie zu erreichen?

Astronomen suchen nach winzigen Einbrüchen im Sternenlicht, um weit entfernte Welten zu finden

Die meisten Exoplaneten werden mit der sogenannten Transitmethode entdeckt. "Das bedeutet, dass Kepler oder ein anderes Teleskop, das nach Planeten sucht, sie unzählige Male beobachtet hat, während sie an ihrem Hauptstern vorbeiziehen", sagt Caroline Piaulet im Interview mit Business Insider. Sie ist Doktorandin am Institut für Exoplanetenforschung an der Universität von Montreal und Hauptautorin der Studie.

Seit der Entdeckung der ersten Welten außerhalb unseres Sonnensystems im Jahr 1992 haben Astronomen nach anderen Planeten gesucht, die sonnenähnliche Sterne umkreisen. Laut dem Exoplaneten-Archiv der Nasa haben Astronomen bereits 5241 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems direkt nachgewiesen.

Um herauszufinden, ob Exoplaneten oder Planeten um andere Sterne die Voraussetzungen für die Entstehung von Leben haben, messen Forscher die chemische Zusammensetzung ihrer Atmosphären. Dazu betrachten sie Diagramme, die als Spektrum bezeichnet werden. Diese Diagramme zeigen, wie das Sternenlicht durch die Atmosphäre gefiltert wird, indem es in ganz bestimmte Wellenlängen eintaucht, die wiederum verschiedenen Molekülen entsprechen.

Bei der Suche nach Leben in fernen Welten suchen Astronomen normalerweise nach den Bestandteilen, die irdisches Leben erhalten – flüssiges Wasser, eine kontinuierliche Energiequelle, Kohlenstoff und andere Elemente.

Wie sie zu dem Schluss kamen, dass Kepler-138 c und Kepler-138 d Wasser haben

Mithilfe von Daten des Weltraumteleskops Hubble und des inzwischen stillgelegten Weltraumteleskops Spitzer führten Piaulet und ihr Forschungs-Team eine weitere Untersuchung der Atmosphäre des Exoplaneten Kepler-138 d durch. Die neuen Beobachtungen deuten darauf hin, dass es noch eine weitere Welt gibt, die den Hauptstern alle 38 Tage umkreist: der Exoplanet Kepler-138 e.

Unter Berücksichtigung des neu entdeckten Exoplaneten verglichen die Forscher die Größen und Massen der Planeten in diesem Sternsystem und stellten fest, dass Kepler-138 c und Kepler-138 d ungefähr die gleiche Masse und Größe haben. Sie sind jeweils etwa 20 Prozent größer als unsere Erde. Das Forschungsteam kam auch zu dem Schluss, dass wahrscheinlich die Hälfte des Volumens der zwei Exoplaneten aus Materialien besteht, die leichter als Gestein sind.

Sie seien überrascht gewesen, dass sie in ihrer Zusammensetzung nicht mit dem Gestein übereinstimmten, sagt Piaulet. "Sie mussten einige leichtere Elemente enthalten. Wasser ist eine gute Erklärung, weil es eines der häufigsten dieser Elemente ist."

Die Exoplaneten verfügten über 2000 Kilometer tiefe Ozeane

"Wir stellen uns die Erde oft als den blauen Planeten vor, der von Ozeanen bedeckt ist", fügt sie hinzu. Doch andere Welten hätten viel mehr Wasser als die Erde. Auf der Erde beträgt die durchschnittliche Tiefe der Ozeane nach Angaben der US-amerikanischen Behörde für Ozeane und Atmosphäre (National Oceanic and Atmospheric Administration) 3,7 Kilometer. Bei Kepler-138 c und Kepler-138 d sei die Wasseratmosphäre etwa 2000 Kilometer tief, so Piaulet.

Wasserwelten jenseits unseres Sonnensystems könnten im Universum zahlreich vorhanden sein

Welten, reich an flüssigem Wasser, seien womöglich gar nicht so selten, wie Astronomen bisher angenommen haben, meint Piaulet. Im August 2022 entdeckte ein anderes Forscherteam den Planeten TOI-1452 b, der möglicherweise mit einem tiefen Ozean bedeckt sein könnte.

Folgebeobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop werden erforderlich sein, um das Vorhandensein des Ozeans zu bestätigen. Aber Astronomen müssen sich auf der Suche nach Ozeanwelten nicht bis in die entlegensten Winkel des Kosmos wagen.

Einige davon befinden sich in unserer unmittelbaren Nachbarschaft, wie beispielsweise der Jupitermond Europa und der Saturnmond Enceladus. Auf beiden befinden sich unter einer Eisschicht Ozeane. Jetzt, da die Forscher begonnen haben, eine ganze Reihe wasserreicher Welten zu finden, "wissen wir noch nicht viel darüber, welche Art von Leben dort existieren könnte", so Piaulet.

Eine Herausforderung bei der Suche nach außerirdischem Leben im Kosmos ist, dass die Definition der Wissenschaftler, wie ein lebensfreundlicher Planet aussehen könnte, auf dem basiert, was wir über das Leben auf der Erde wissen. Durch die Entdeckung und Untersuchung neuer Welten können die Astronomen jedoch herausfinden, was eine Welt bewohnbar macht, die über die Stichprobengröße von einer Welt – der Erde – hinausgeht.

Dieser Artikel wurde von Melanie Gelo aus dem Englischen übersetzt. Das Original lest ihr hier.