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Mittwoch, 18.01.2017
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„Avatar“: Einen Mond wie „Pandora” könnte es geben

Nachweis von bewohnbaren Monden um Exoplaneten schon im nächsten Jahrzehnt möglich

Im neuen Film „Avatar“ besuchen Menschen der Zukunft „Pandora“, den von einer fremden Spezies bewohnten Mond eines Exoplaneten. Bisher waren solche Welten Gegenstand von Science-Fiction, doch die Wahrscheinlichkeit, dass es solche potenziell lebensfreundlichen Monde gibt, ist groß. Mit dem neuen James Webb Space Telescope (JWST) der NASA könnten schon bald auch solche kleinen Objekte entdeckt und ihre Atmosphären untersucht werden.
Gasplanet mit erdähnlichem Mond

Gasplanet mit erdähnlichem Mond

Bisher haben Planetenjäger schon hunderte von Exoplaneten aufgespürt, die meisten von ihnen Gasriesen in Größen ähnlich dem Jupiter und in verschiedensten Orbits um ihre Zentralsterne. Sie sind deutlich leichter nachzuweisen als kleinere Objekte, aber für Leben in der uns bekannten Form eignen sich diese Himmelskörper nicht. Anders aber sieht es mit deren potenziellen Monden aus: Wenn diese in einem Temperaturbereich liegen, der flüssiges Wasser ermöglicht und sie aus Gestein bestehen, könnten sie theoretisch auch Leben beherbergen.

„Alle Gasriesen in unserem Sonnensystem haben Monde aus Stein oder Eis“, so Lisa Kaltenegger vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). „Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass auch fremde ‚Jupiter‘ solche Monde besitzen könnten. Einige von diesen könnten erdgroß sein und eine Atmosphäre halten.“

Nachweis schon im nächsten Jahrzehnt


Aber könnten wir sie auch finden? „Wenn Pandora existieren würde, könnte wir ihn schon im nächsten Jahrzehnt nachweisen und seine Atmosphäre untersuchen“, so die Astronomin. Wichtigste Instrumente dafür sind das im März 2009 ins All gestartete Kepler Observatorium der NASA, sowie das für 2014 geplante James Webb Weltraumteleskop (JWST) .


Kepler ist speziell darauf ausgelegt, erdähnliche Exoplaneten ausfindig zu machen. Dafür nutzt das Teleskop die winzigen Helligkeitsschwankungen die entstehen, wenn ein Planet in Sichtlinie vor seinem Zentralstern vorüber zieht. Besitzt dieser Planet einen Mond, würde sich die Zeit für einen solchen Transit je nach momentaner Mondposition entweder verlangsamen oder beschleunigen. Kepler soll in den nächsten Jahren auf diese Weise systematisch tausende von Sternen nahe dem Himmelsnordpol sichten und nach Transits und auch nach Variationen der Transitzeiten suchen.

Sollte Kepler auf diese Weise einen Exoplaneten mit Mond entdecken, wäre die nächste Frage, ob dieser eine Atmosphäre besitzt. Beantworten könnte sie das James Webb Weltraumteleskop, das ab 2014 das All im Infrarotbereich durchmustert. Mit ihm ist es möglich festzustellen, ob ein Teil des Sternenlichts bei einem Transit absorbiert wird und auch, ob dies vom Planeten oder von seinem Mond erfolgt. Die Wellenlängen des absorbierten Lichts verraten, welche Elemente dies verursachen und erlauben so den Rückschluss auf die Zusammensetzung der Atmosphäre.

Wäre Alpha Centauri A ein Kandidat?


Im Film Avatar liegt der Mond in einem Planetensystem um den Stern Alpha Centauri A. Kaltenegger hat untersucht, wie geeignet dieser Stern als Kandidat für einen bewohnten Mond wäre. Ihr Ergebnis: Um festzustellen, ob es einen Mond mit Atmosphäre gibt, wäre das System optimal. „Alpha Centauri A ist ein heller, nahegelegener Stern, der unserer Sonne sehr ähnlich ist, daher gibt er ein starkes Signal. Wir bräuchten nur eine handvoll von Transits, um Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid und Methan auf einem erdähnlichen Mond wie Pandora zu finden“, so die Astronomin. „Wenn der Film also mit seiner Vision Recht haben sollte, könnten wir das in der nahen Zukunft mit JWST herausfinden.“

Rote Zwerge optimal für bewohnbare Monde


Wenn es allerdings um Monde mit potenziell lebensfreundlichen Bedingungen geht, wäre ein leuchtschwächerer roter Zwergstern ein besserer Kandidat. Denn wenn ein Planet samt Mond sehr nahe vor seinem Stern vorbei zieht, erhöht dies die Wahrscheinlichkeit, diesen Transit zu entdecken. Die meisten der bisher durch die Transitmethode entdeckten Gasriesen kreisen daher auch sehr eng um ihre Zentralsterne. Der Vorteil bei einem leuchtschwachen roten Zwerg: Bei diesen liegt die „Zone des Lebens“, deren Temperaturen flüssiges Wasser ermöglichen, nahe am Stern und damit dort, wo Planeten und Monde auch gut entdeckt werden könnten.

Ein Planet, dessen Umlaufbahn um einen Roten Zwerg so eng wäre, dass er in der bewohnbaren Zone liegt, wäre allerdings auch sehr stark der Sternenschwerkraft ausgesetzt. Dadurch könnte seine Eigenrotation so stark abgebremst werden, dass er dem Stern immer die gleiche Seite zukehrt – ähnlich wie der Mond der Erde. Die Folge wären extreme Temperaturunterschiede auf seiner Oberfläche: die dem Licht zugewandte Seite glühend heiß, die andere sehr kalt.

Anders dagegen ein Mond, der diesen Exoplaneten umkreist. Seine Rotation wäre höchstens an die Schwerkraft seines Planeten gebunden, so dass auf ihm ein normaler Tag- und Nachtzyklus herrschte. Insgesamt hätte seine Atmosphäre dadurch gemäßigte Temperaturen und das regelmäßig wiederkehrende Licht könnte beispielsweise Pflanzen und anderen Organismen als Energiequelle dienen. „Es ist wahrscheinlicher, dass fremde Monde um Gasriesen lebensfreundlich sind, als dass dies bei schwerkraftgebundenen erdähnlichen Planeten oder Supererden der Fall ist“, so Kaltenegger. „Wir sollten sie auf jeden Fall im Kopf behalten, während wir weiter auf der Suche nach fremden Lebensformen im All sind.“
(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 22.12.2009 - NPO)
 
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