Dieser seltsame Exoplanet lässt seine Atmosphäre nachwachsen

Wissenschaftler wissen, dass sich die Atmosphären von Planeten im Laufe der Zeit verändern – auf dem Mars beispielsweise allmählich seine Atmosphäre verlieren wenn es in den Weltraum verdunstet. Die uns bekannten Beispiele deuten darauf hin, dass es sich um einen einseitigen Prozess handelte, bei dem sich eine Atmosphäre entwickelte und anschließend wieder verloren ging. Doch nun haben Forscher mit dem Hubble-Weltraumteleskop einen sehr seltsamen Planeten entdeckt, dessen Atmosphäre offenbar nachwächst, nachdem er sie in der Vergangenheit verloren hatte. Dies ist das erste Mal, dass so etwas beobachtet wurde.

Der Planet GJ 1132 b ist um ein Vielfaches so groß wie die Erde, was ihn zu einem sogenannten Sub-Neptun-Typ macht, und er begann mit einer dicken Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium. Doch in der Nähe seines heißen, jungen Sterns ging diese Atmosphäre schnell verloren und der Planet schrumpfte auf einen Kern von etwa der Größe der Erde. So weit, so typisch.

Was merkwürdig wird, sind aktuelle Beobachtungen von Hubble, die zeigen, dass der Planet eine Sekundäratmosphäre aus Wasserstoff, Blausäure, Methan und Ammoniak hat. Forscher gehen davon aus, dass Wasserstoff aus der ursprünglichen Atmosphäre vom Erdmantel absorbiert wurde und nun durch vulkanische Aktivität wieder freigesetzt wird. Die Atmosphäre scheint sich zu erneuern, auch wenn weiterhin Wasserstoff in den Weltraum entweicht.

„Es ist super aufregend, weil wir glauben, dass die Atmosphäre, die wir jetzt sehen, regeneriert wurde, also könnte es eine sein Sekundäratmosphäre“, sagte Studienmitautorin Raissa Estrela vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in einem Stellungnahme. „Wir dachten zunächst, dass diese stark verstrahlten Planeten ziemlich langweilig sein könnten, weil wir glaubten, dass sie ihre Atmosphäre verloren hätten. Aber wir haben uns mit Hubble bestehende Beobachtungen dieses Planeten angesehen und gesagt: ‚Oh nein, da ist eine Atmosphäre.‘“

Das ungewöhnliche System scheint sich aufgrund eines Phänomens namens Gezeitenerwärmung entwickelt zu haben, bei dem die Reibung durch die elliptische Umlaufbahn des Planeten dazu führt, dass sich im Inneren des Planeten Wärme aufbaut. Diese Hitze hält den Mantel des Planeten heiß, was die vulkanische Aktivität am Laufen hält.

Dieser Befund hat Auswirkungen darauf, wie sich Atmosphären auf anderen Exoplaneten entwickelt haben könnten, und bietet Forschern auch die Möglichkeit, mehr über die Geologie dieses Planeten zu erfahren.

„Diese Atmosphäre, wenn sie dünn ist – das heißt, wenn sie einen ähnlichen Oberflächendruck wie die Erde hat – wahrscheinlich.“ bedeutet, dass man bei Infrarotwellenlängen bis zum Boden sehen kann“, sagte Hauptautor Mark Swain von JPL. „Das heißt, wenn Astronomen das James-Webb-Weltraumteleskop nutzen, um diesen Planeten zu beobachten, gibt es eine Möglichkeit, dass sie nicht das Spektrum der Atmosphäre sehen, sondern das Spektrum der Oberfläche. Und wenn es Magma-Pools oder Vulkanismus gibt, werden diese Bereiche heißer. Das wird mehr Emissionen erzeugen, und daher werden sie möglicherweise die tatsächliche geologische Aktivität untersuchen – was aufregend ist!“

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