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Hat die Supererde K2-18b einen Ozean?

Naher Exoplanet könnte flüssiges Wasser unter lebensfreundlichen Bedingungen besitzen

Wie lebensfreundlich ist die nahe Supererde K2-18b? Besitzt sie einen flüssigen Ozean? © Amanda Smith

Blick durch die Gashülle: Die nahe Supererde K2-18b könnte einen lebensfreundlichen Ozean unter ihrer dichten Gashülle verbergen. Denn trotz achtfacher Erdmasse schließen die atmosphärischen Parameter dieses Exoplaneten die Existenz von flüssigem Wasser nicht aus, wie Forscher nun ermittelt haben. Sollte sich dies bestätigen, könnten auch andere Supererden und Mini-Neptune die Bedingungen für Leben erfüllen.

Flüssiges Wasser gilt als wichtige Voraussetzung für die Entstehung von Leben. Umso spannender ist die Entdeckung von extrasolaren Planeten, die sogar zum größten Teil aus Wasser bestehen. Solche Wasserwelten mit zwei- bis vierfachem Erdradius könnten in der Milchstraße sogar häufiger sein als erdähnliche Gesteinsplaneten. Bislang ist allerdings unklar, ob die Ozeane dieser Welten lebensfreundlich wären oder ob sie durch den Druck der dichten Gashülle zu „Hochdruckeis“ komprimiert sind, wie vermutlich bei der Supererde GJ 1214b der Fall.

K2-18b
Die Supererde K2-18b umkreist einen Roten Zwerg in der habitablen Zone und hat Wassermoleküle in der Gashülle. © ESA/Hubble, M. Kornmesser

Wie dick ist die Gashülle von K2-18b?

Diese Frage blieb bislang auch bei der nahen Supererde K2-18b offen. Dieser rund 124 Lichtjahre entfernte Exoplanet hat den 2,6-fachen Erdradius und die rund achtfache Masse der Erde. Er ist die bislang erste Supererde in der habitablen Zone, bei der Astronomen Wassermoleküle in der Gashülle nachgewiesen haben. Das könnte bedeuten, dass es auch darunter Wasser und vielleicht sogar einen lebensfreundlichen Ozean gibt.

Andererseits könnte die Gashülle von K2-18b aber auch so dick sein, dass ihr gewaltiger Druck flüssiges Wasser unmöglich macht. „Um die Aussichten für die Habitabilität dieses Planeten einschätzen zu können, ist es wichtig, seinen inneren Aufbau und die atmosphärischen Bedingungen des Planeten zu kennen“, erklärt Erstautor Nikku Madhusudhan von der University of Cambridge. „Das verrät uns, ob flüssiges Wasser unter der Atmosphäre existieren kann.“

Eine Wasserwelt ist möglich

Das Problem dabei: Mit einer Dichte von 2,67 Gramm pro Kubikzentimeter liegt K2-18b im Grenzbereich zwischen Gesteinsplaneten und eisigen Gasplaneten wie Neptun. Der Planet könnte daher sowohl einen kleinen festen Kern mit dicker Gashülle besitzen als auch eine dünne Atmosphäre mit einem dickeren, flüssigen Ozean. Um zu ermitteln, ob ein lebensfreundlicher, flüssiger Ozean auf dieser Supererde zumindest möglich wäre, haben die Forscher nun verschiedene Möglichkeiten im Modell durchgetestet.

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Das Ergebnis: Trotz seiner großen Masse könnte dieser Exoplanet durchaus einen flüssigen Ozean besitzen. Denn den Modellen zufolge gibt es gleich mehrere Kombinationen von Gashüllendicke und Kernmasse, die dieses zulassen würden, wie die Forscher berichten. K2-18b wäre demnach eine Wasserwelt, wenn seine Gashülle zwischen sechs Prozent und einem Hunderttausendstel der Gesamtmasse ausmachen würde.

Spannbreite für außerirdisches Leben wird größer

Die nahe Supererde K2-18b könnte demnach durchaus einen flüssigen Wasserozean mit lebensfreundlichen Bedingungen besitzen. „Unsere Ergebnisse demonstrieren, dass das Potenzial für habitable Bedingungen nicht notwendigerweise auf erdähnliche Gesteinsplaneten beschränkt ist“, sagen Madhusudhan und seine Kollegen. Da Exoplaneten im Bereich zwischen Supererden und Mini-Neptunen besonders häufig sind, erweitert dies das Spektrum für die Suche nach außerirdischem Leben beträchtlich.

Interessant auch: Die Gashülle von K2-18b enthält deutlich weniger Methan und Ammoniak als für eine solche Atmosphäre erwartet, wie die Spektraldaten zeigen. „Bei einer wasserstoffreichen Atmosphäre mit rund 26 Grad sollten jedoch Methan und Ammoniak die dominanten Kohlenstoffträger sein, wenn ein chemisches Gleichgewicht besteht“, so die Forscher. Dies ist unter anderem bei den Gas- und Eisplaneten des Sonnensystems der Fall.

Auf der Supererde K2-18b ist das Gleichgewicht der Gashülle demnach gestört – ob durch physikalische oder vielleicht sogar biologische Prozesse, bleibt aber vorerst offen. (The Astrophysical Journal Letters, 2020; doi: 10.3847/2041-8213/ab7229)

Quelle: University of Cambridge

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