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Eine Frage der Lage

Die habitable Zone und der Treibhauseffekt

Im Reich der Planeten gilt die gleiche Grundregel wie bei Immobilien: die Lage ist entscheidend. Denn ob ein Gesteinsplanet wie die Erde potenziell lebensfreundlich ist oder nicht, entscheidet seine Position im Planetensystem, genauer gesagt: der Abstand von seinem Zentralstern. Denn um jeden Stern gibt es einen Bereich, in dem seine Strahlung genau das richtige Maß hat, um einen Planeten mit einer Atmosphäre wie die Erde zwar leicht zu erwärmen, aber nicht zu kochen.

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Liegt die Temperatur auf der Planetenoberfläche in einem Bereich, der zumindest zeitweise flüssiges Wasser ermöglicht, spricht man von der habitablen Zone. Sie zieht sich als Ring um den Stern und ist dabei je nach Sternentyp und Leuchtkraft näher oder weiter von diesem entfernt. Im Sonnensystem liegt diese habitable Zone etwa zwischen 0,95 und 1,6 astronomischen Einheiten (AE). Mit einem Sonnenabstand von einer AE liegt die Erde damit genau in dieser Zone des Lebens – ein echter Glücksfall für uns. Die Venus bewegt sich mit 0,72 AE heute klar jenseits der Innengrenze dieses Bereichs, der Mars dagegen schrammt knapp an seiner Außengrenze entlang.

Ein bisschen Treibhauseffekt ist nötig

Allerdings: Beide Planeten unterscheiden sich in punkto Atmosphäre deutlich von der Erde und damit dem dieser Zone zugrundeliegenden Standard: Der Mars hat eine sehr dünne, die Venus dagegen eine extrem dichte Gashülle. Und das hat auch Folgen für ihr Klima. Denn die Atmosphäre liefert uns Erdbewohnern nicht nur Luft zum Atmen, sie prägt auch Wetter und Klima auf unserem Planeten. Vor allem das Kohlendioxid und der Wasserdampf in der Lufthülle sorgen dafür, dass die globale Durchschnittstemperatur bei angenehmen 15°C liegt.

Der Mars hat eine zu dünne Atmosphäre - ihm fehlt heute der wärmende Treibhauseffekt © NASA

Ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt wäre die Erde ein lebensfeindlicher Planet. Denn dann läge ihre Temperatur rund 30 Grad niedriger – bei weniger als -15°C. Die Treibhauswirkung der Atmosphäre war es auch, die unseren Planeten in seiner Jugend vor dem Frost schützte. Denn damals lieferte die Sonne ein Viertel weniger Licht und Wärme, die Erde lag damit noch außerhalb ihrer habitablen Zone. Doch der hohe CO2-Anteil der Ur-Atmosphäre glich diese schwächere Sonneneinstrahlung aus.

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Mars und Venus: Zu wenig und zu viel

Der Mars ist heute kalt, flüssiges Wasser gibt es auf seiner Oberfläche nicht. Doch in seiner Frühzeit war auch er ein warmer, mit Seen, Flüssen und vielleicht sogar Ozeanen bedeckter Planet. Der Mars bewegt sich zwar an der Außengrenze der habitablen Zone, damals bewahrte ihn jedoch seine noch dichte Atmosphäre vor dem Auskühlen. Im Laufe der Zeit aber dünnte diese Gashülle aus. Vom Sonnenwind verweht, entwichen immer mehr Gase in den Weltraum, weil die geringere Schwerkraft und das schwache Magnetfeld des Roten Planeten nicht ausreichte, um die Moleküle fest genug an sich zu binden. Als Folge fehlte der Treibhauseffekt und es wurde immer kälter.

Von dichten Wolken verhüllt und durch einen extremen Treibhauseffekt aufgeheizt: die Venus © NASA

Bei der Venus ist es genau umgekehrt: Sie ist extrem heiß, weil sich bei ihr der Treibhauseffekt verselbstständigt hat. Kurz nach Bildung des Sonnensystems lag sie vermutlich noch genau in der habitablen Zone, weil die Sonne damals schwächer war als heute. Sie besaß möglicherweise ebenfalls ganze Ozeane aus Wasser. Doch dann wurde die Sonne stärker, die habitable Zone verschob sich weiter nach außen. Auf der Venus wurde es nun heiß. Das Wasser verdampfte und sammelte sich in der Atmosphäre. Da Wasserdampf ein Treibhausgas ist, heizte dies den Planeten immer weiter auf.

Die Temperaturen stiegen so stark an, dass nun auch Kohlendioxid aus kohlenstoffhaltigem Karbonatgestein ausgaste und den Treibhauseffekt weiter verstärkte. Dieser sich selbst verstärkende Treibhauseffekt gilt als typisch für Planeten, die jenseits des Innenrands der habitablen Zone liegen. Heute besitzt die Venus nicht einmal mehr Wasserdampf, weil das intensive Sonnenlicht im Laufe der Zeit die Wassermoleküle gespalten hat und der Wasserstoff in den Weltraum entwich.

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Nadja Podbregar
Stand: 10.01.2014

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Sonderfall Erde
Das Geheimnis der Habitabilität

Eine Frage der Lage
Die habitable Zone und der Treibhauseffekt

Eine Frage der Zeit
Es kommt auch auf den Stern an

Eine Frage der Größe
Warum zu kleine Planeten lebensfeindlich sind

Eine Frage der Bewegung
Welche Rolle spielen Bahn und Rotation für die Habitabilität?

Erdzwillinge gesucht
Wie viele lebensfreundliche Planeten gibt es im All?

Diaschauen zum Thema

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