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 Der Zusammensetzung von Planeten auf der Spur
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Caro
Astrophysikerin

Deutschland
5927 Beiträge

Erstellt am: 12.10.2018 :  21:16:06 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Caro's Homepage  Antwort mit Zitat
Wissenschaftler der Uni Zürich haben statistisch die Zusammensetzung und Struktur von weit entfernten Exoplaneten samt ihren Atmosphären analysiert. Sie zeigen auf, ob ein Himmelskörper erdähnlich ist, aus reinem Gestein oder aus einer Welt aus Wasser besteht. Je größer der Planet, desto mehr Wasserstoff und Helium umgibt ihn.

Gibt es eine zweite Erde im All? Das Wissen über unser Planetensystem steigt ständig, neue Technologien ermöglichen einen immer genaueren Blick ins Weltall: Bis heute hat man bereits 3700 Himmelskörper ausserhalb des Sonnensystems entdeckt. Aus den planetarischen Massen und Radien dieser Exoplaneten kann man auf deren mittlere Dichte schließen. Woraus jedoch ihre Struktur besteht und wie sie chemisch zusammengesetzt sind, ist weiterhin unklar – und damit auch die faszinierende Frage, wie diese Planeten aussehen könnten.

«Theoretisch sind verschiedene Szenarien denkbar: zum Beispiel eine Welt aus reinem Wasser oder reinem Gestein oder Planeten mit einer Wasserstoff-Helium-Atmosphäre, von denen wir den wahrscheinlichen Radius erkunden können», erklärt Michael Lozovsky.

Das Forscherteam hat nun mithilfe von Datenbanken und statistischer Verfahren Exoplaneten mit ihrer Atmosphäre untersucht. Diese sind ziemlich häufig und sind von einer volatilen Wasserstoff-Helium-Hülle umgeben. Allerdings erlaubten die bisher direkt gemessenen Daten keine Rückschlüsse auf ihre eindeutige Struktur, denn unterschiedliche Zusammensetzungen der Materie können zu derselben Masse und demselben Radius führen. Folglich ging das Forscherteam neben der Genauigkeit der Daten auch der angenommenen inneren Struktur, der planetarischen Temperatur und der Reflexionsstrahlung der Himmelskörper nach. Auf diese Weise untersuchten sie 83 der insgesamt 3700 bekannten Himmelskörper, deren Massen und Radien bereits klar definiert sind.


So könnte ein Exoplanet mit einem Kern aus Gestein und einer Atmosphäre aus Gas ebenfalls aussehen (Künstlerische Darstellung). Illustration: UZH

«Wir konnten erstmals statistisch nachweisen, dass es für die sehr häufig vorkommenden Exoplaneten mit einer volatilen Atmosphäre statistische Schwellenwerte gibt, die auf ihre Zusammensetzung hinweisen. Es gibt also einen Radius, oberhalb dessen keine Planeten mit der gleichen Struktur existieren», erklärt Michael Lozovsky. Eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des Schwellenradius spielen die Zahl der Elemente in der Gashülle, die schwerer als Helium sind, der Prozentsatz von Wasserstoff und Helium sowie die Verteilung der Elemente in der Atmosphäre.

Die Forschenden des Instituts für Computational Science stellten zum Beispiel fest, dass Planeten mit einem Radius bis 1,4 mal grösser als derjenige der Erde (6371 Kilometer) eine ähnliche Struktur wie die terrestrischen Planeten aufweisen. Oberhalb dieses Schwellenwertes steigt der Anteil an Silikaten oder anderen leichteren Materialien. Die meisten Planeten mit einem Radius grösser als 1,6 Erdradien müssen neben einem felsigen Kern auch eine Wasser- oder eine Wasserstoff-Helium-Hülle aufweisen. Ab 2,6 Erdradien besitzen die Planeten keine Wasserwelten mehr und haben möglicherweise eine Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium um sich herum. Planeten mit 4 Erdradien und grösser sind erwartungsgemäss sehr gasreich und bestehen – ähnlich wie Uranus und Neptun – aus mindestens 10% Wasserstoff und Helium.

Die Erkenntnisse dieser Studie ermöglichen es, mehr über die Entstehung und die Diversität dieser Planeten zu verstehen. Besonders interessant ist der Schwellenwert zwischen grossen terrestrischen Planeten – sogenannten Super-Erden – und kleinen gasförmigen Planeten, die auch als Mini-Neptune bezeichnet werden. Dieser liegt gemäss den Forschenden bei 3 Erdradien. Unterhalb dieser Grenze könnte man also erdähnliche Planeten in den Weiten des Weltalls finden.

Weitere Infos auf den Seiten der Uni Zürich unter https://www.media.uzh.ch/de/medienmitteilungen/2018/Exoplaneten.html

Bearbeitet von: Caro am: 12.10.2018 21:17:20 Uhr

TGM
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
1012 Beiträge

Erstellt  am: 14.10.2018 :  00:20:47 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Caro,

vielen Dank für den Hinweis, es scheint - vielleicht nicht nur abhängig von der Temperatur - sondern auch von der Masse ein kleines Fenster für Planeten mit einer habilitalen Zone zu geben.

Ich bin gespannt wann solche Infos verstärkt in die Science Ficton Literatur Eingang finden. Es gibt bereits ein Buch über Lebewesen auf einem Planeten mit großer Schwerkraft, dort leben vorwiegend wurmartige Kreaturen, die entgegen vielleicht naheliegenden Vorurteilen recht schlau sind. Was kann man für massearme Planten mit geringer Schwerkraft erwarten, Giraffen, graziöse Riesen, riesige Vögel?

beste Grüße

Thomas

Bearbeitet von: TGM am: 14.10.2018 01:12:10 Uhr
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Cancride183
Mitglied im Astrotreff


29 Beiträge

Erstellt  am: 19.10.2018 :  01:20:01 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Caro, schöne Info. Was verstehen sie eigentlich unter dem Begriff volatile Atmosphäre. ich hätte jetzt aus dem Bauch herraus angenommen das Atmosphären weil gasförmig immer volatil sind.

Bearbeitet von: am:
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Kriegerdaemon
Meister im Astrotreff

Deutschland
459 Beiträge

Erstellt  am: 19.10.2018 :  02:55:13 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Naja, vielleicht ist damit eine leichtflüchtige Atmosphäre gemeint, wie es der Begriff bereits implementiert.
Also vorwiegend Wasserstoff & Helium...

Wie zahlreich sind die Dinge doch,
derer ich nicht bedarf!
(Sokrates, beim Anblick der Waren auf dem Athener Markt)

Bearbeitet von: am:
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AS-Fan
Altmeister im Astrotreff

Deutschland
3184 Beiträge

Erstellt  am: 19.10.2018 :  07:13:08 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Ich könnte mir vorstellen, daß größere Planeten, mit auch größerem Eisenkern und mehr radioaktiven Elementen, auch einen stärkeren Vulkanismus aufweisen. Sind durch relative Sternnähe, die leichteren Gase bereits weggeblasen, könnten viele schwerere Gase aus dem Planeteninneren die dortige Atmosphäre dominieren.
Ob ein evtl. deutlich stärkerer Vulkanismus dann die Existenz von Leben überhaupt dauerhaft zulässt, ist fraglich.

Gruß Armin

Bearbeitet von: am:
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