Exoplanet in 120 Lichtjahren Entfernung mit Wasser und CO2 in der Atmosphäre

120 Lichtjahre von unserer Erde entfernt, gibt es im Sternbild Löwe einen Planeten mit der Bezeichnung K2-18 b. In dessen Atmosphäre hat man kohlenstoffhaltige Moleküle (darunter Methan und Kohlendioxid) nachgewiesen. Das bedeutet, dass der Exoplanet eine wasserstoffreiche Atmosphäre und eine mit Wasser bedeckte Oberfläche haben könnte.

Die Nachricht wurde von der US-Raumfahrtbehörde NASA bereits vor einigen Tagen veröffentlicht – ich bin über folgenden Tweet darauf gestoßen.

K2-18 b (auch bekannt als EPIC 201912552 b), ist ein Exoplanet, der den Roten Zwerg K2-18. Der mit dem Kepler-Weltraumteleskop entdeckte Planet hat etwa die achtfache Masse der Erde und wird daher als Mini-Neptun eingestuft. Er befindet sich auf einer 33-tägigen Umlaufbahn in der bewohnbaren Zone des Sterns, was bedeutet, dass er etwa die gleiche Menge an Sternenlicht empfängt wie die Erde von der Sonne und ähnliche Bedingungen aufweisen könnte, die die Existenz von flüssigem Wasser ermöglichen.

Im Jahr 2019 wurde das Vorhandensein von Wasserdampf in der Atmosphäre von K2-18b entdeckt und damit die Aufmerksamkeit auf dieses System gelenkt. K2-18b wurde als potenziell bewohnbare Welt untersucht, die – abgesehen von der Temperatur – eher einem Gasplaneten wie Uranus oder Neptun als der Erde ähnelt.

Im Jahr 2023 entdeckte das James-Webb-Weltraumteleskop Kohlendioxid und Methan in der Atmosphäre des Exoplaneten K2-18b. Die Daten von Webb deuten darauf hin, dass der Planet von einem Ozean mit einer wasserstoffreichen Atmosphäre bedeckt sein könnte.

Exoplaneten wie K2-18 b, die von der Größe her zwischen der Erde und dem Neptun liegen, sind mit den Planeten unseres Sonnensystems nicht vergleichbar. Da es keine vergleichbaren Planeten in der Nähe gibt, sind diese "Sub-Neptune" nur unzureichend erforscht, und die Beschaffenheit ihrer Atmosphären ist unter Astronomen umstritten.

Die Vermutung, dass es sich bei dem Sub-Neptun K2-18 b um einen Hyceen-Exoplaneten handeln könnte, ist faszinierend, da einige Astronomen glauben, dass diese Welten vielversprechende Umgebungen für die Suche nach Hinweisen auf Leben auf Exoplaneten darstellen.

"Unsere Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, bei der Suche nach Leben anderswo verschiedene bewohnbare Umgebungen in Betracht zu ziehen", erklärt Nikku Madhusudhan, Astronom an der Universität Cambridge und Hauptautor der Veröffentlichung, in der diese Ergebnisse bekannt gegeben werden. "Traditionell hat sich die Suche nach Leben auf Exoplaneten vor allem auf kleinere Gesteinsplaneten konzentriert, aber die größeren Hyceen-Welten sind für die Beobachtung der Atmosphäre wesentlich besser geeignet."

Die große Menge an Methan und Kohlendioxid und der Mangel an Ammoniak stützen die Hypothese, dass es unter einer wasserstoffreichen Atmosphäre auf K2-18 b einen Wasserozean geben könnte.

Die ersten Webb-Beobachtungen lieferten auch einen möglichen Nachweis eines Moleküls namens Dimethylsulfid (DMS). Auf der Erde wird dieses Molekül nur von Lebewesen produziert. Der größte Teil des DMS in der Erdatmosphäre wird von Phytoplankton in mariner Umgebung emittiert.

K2-18 b liegt zwar in der bewohnbaren Zone und beherbergt kohlenstoffhaltige Moleküle, aber das bedeutet nicht unbedingt, dass der Planet Leben beherbergen kann.

Die Größe des Planeten – mit einem Radius, der 2,6-mal so groß ist wie der Radius der Erde – bedeutet, dass das Innere des Planeten wahrscheinlich einen großen Mantel aus Hochdruckeis enthält, ähnlich wie Neptun, aber mit einer dünneren, wasserstoffreichen Atmosphäre und einer Meeresoberfläche. Hyazinthische Welten werden voraussichtlich Ozeane aus Wasser haben. Es ist jedoch auch möglich, dass der Ozean zu heiß ist, um bewohnbar oder flüssig zu sein.

"Obwohl es diese Art von Planeten in unserem Sonnensystem nicht gibt, sind Sub-Neptun-Welten der häufigste bisher bekannte Planetentyp in unserer Galaxie", erklärt Subhajit Sarkar von der Universität Cardiff. "Wir haben das bisher detaillierteste Spektrum eines Subneptuns in der bewohnbaren Zone erhalten, was uns erlaubt hat, die Moleküle in seiner Atmosphäre zu bestimmen".

Die Charakterisierung der Atmosphären von Exoplaneten wie K2-18 b – d. h. die Identifizierung ihrer Gase und physikalischen Bedingungen – ist ein sehr aktiver Bereich in der Astronomie. Allerdings stehen diese Planeten im wahrsten Sinne des Wortes im Schatten ihrer viel größeren Muttersterne, was die Erforschung von Exoplanetenatmosphären zu einer besonderen Herausforderung macht.