19.08.2016

GIBT ES EINE ZWEITE ERDE?

Sommerserie Young Academics: Die ÖAW-Astronomin Kristina Kislyakova ist auf der Suche nach bewohnbaren Planeten. Dafür nimmt sie die Atmosphären von Gestirnen genau unter die Lupe.

© Aris Valavanoglou/IWF
© Aris Valavanoglou/IWF

Im Moment gibt es nur Theorien darüber, wie die Planeten außerhalb unseres Sonnensystems aussehen. Um sie wirklich beobachten zu können, braucht es noch feinere Teleskope als das Kepler-Teleskop, mit dem Forscher derzeit den Weltraum untersuchen. Die nächste Satelliten-Generation steht jedoch bereits in den Startlöchern, erzählt die junge Astronomin Kristina Kislyakova: „Plato, TESS und CHEOPS  sind präziser, sodass wir hoffen, unsere Theorien bald prüfen zu können.“ 2017 werden die beiden letztgenannten Teleskope auf Mission geschickt. Mit ihnen wird es vielleicht möglich sein, Planeten im Weltall aufzustöbern, auf denen Leben, wie wir es kennen, theoretisch möglich wäre.

Den ersten Himmelskörper außerhalb unseres Sonnensystems entdeckten Forscher von der Erde aus am 6. Oktober 1995. Damals war Kristina Kislyakova acht Jahre alt, doch die Faszination für den Weltraum hatte sie bereits gepackt. Nicht ganz unschuldig daran war ihr Großvater, der zeitlebens als Astrophysiker die Vorgänge im Universum erforschte.

Heute hat sich die junge Astronomin der Suche nach bewohnbaren Planeten angeschlossen und ist Teil des österreichischen „Pathways to Habitability“-Projekts, an dem das Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Graz beteiligt ist. Ein Forschungsvorhaben, bei dem es noch viel zu entdecken gibt, freut sich IWF-Forscherin Kislyakova. Denn obwohl man in den letzten 21 Jahren über 3000 sogenannte Exoplaneten entdeckt hat, war eine zweite Erde bisher nicht darunter. „In erster Linie versuchen wir zu verstehen, was nötig ist, damit ein Planet bewohnbar wird."

Nicht zu nah, nicht zu fern

Ein wichtiger Faktor ist dabei die Atmosphäre – das Spezialgebiet der Weltraumforscherin. Im Laufe der Entstehung eines Planeten verändert sich diese, zu Beginn besteht sie zum Großteil aus Wasserstoff: „Man vermutet, dass auch die Erde in ihrer Anfangsphase viel Wasserstoff in der Atmosphäre hatte.“ Atmen wäre hier unmöglich. Wie daraus ein stickstoffhaltiger Mantel wurde, ist noch unklar – Theorien gibt es auch hier.

Man kennt jedoch bestimmte Faktoren, die das Entstehen einer solchen habitablen Umgebung begünstigen. Vor allem die Größe des Planeten sowie die Entfernung zu einem sonnenähnlichen Stern sind dabei entscheidend: „Mehr als eineinhalb Erdmassen wäre bereits zu groß. Ein solcher Himmelskörper sammelt zu viel Wasserstoff an, was den Druck auf der Oberfläche derart groß werden lässt, dass es eigentlich gar keine Oberfläche gibt.“ Wie zum Beispiel beim Gasriesen Jupiter. Venus hingegen ist zu nahe an der Sonne, Mars wiederum zu weit entfernt, um eine „Erde“ zu sein - obwohl letzterer vermutlich auch zu klein ist. „Ein Planet muss im Verhältnis in etwa die gleiche Energie von einem Stern bekommen, wie die Erde von der Sonne. Je kleiner der Stern, desto näher muss ein Planet sein, um in der sogenannten habitablen Zone zu liegen – also dort, wo Leben theoretisch möglich wäre.“

Polarlichter auf der Erde, Mars ohne Atmosphäre

Darüber hinaus könnte es eine Rolle spielen, ob ein Planet ein Magnetfeld besitzt oder nicht. Forscher/innen gehen davon aus, dass die Magnetosphäre die Planeten-Atmosphäre vor hochenergetischen Sternwindteilchen sowie anderen Strahlungen und Partikeln schützt. Auch die Erde besitzt ein solches Schutzschild, wenngleich nicht durchgehend, erklärt Kislyakova: „Über den Polen öffnen sich die Magnetlinien. Hier können solche Teilchen hinein und ionisieren die Atmosphäre, was wir dort als Polarlichter sehen.“

Flächendeckend kann das dazu führen, dass sich die gesamte Atmosphäre auflöst – so geschehen beim Planeten Mars. „Man geht davon aus, dass dieser vor vielen Milliarden Jahren eine größere Atmosphäre hatte, jetzt aber so gut wie keine mehr hat. Zurückzuführen ist das vermutlich auf sein nicht vorhandenes Magnetfeld. Hätte Mars eines, wäre das zumindest nicht so „schnell“ gegangen“, erläutert die Weltraumforscherin.

Vermessen werden die Magnetfelder von Venus, Mars, Jupiter und Co. von Raumsonden – diese liefern genaue Daten. Außerhalb unseres Sonnensystems ist das nicht möglich, hier kann man die Magnetosphäre nur indirekt berechnen. Die Computermodelle dafür haben Kislyakova und Kolleg/innen 2014 im renommierten Fachjournal „Science“ publiziert. Anwenden konnte die Weltraumforscherin ihre Rechenmodelle jedoch ausschließlich bei großen Planeten wie beispielsweise dem Hotjupiter HD 209458b. Potenziell habitable Planeten sind dafür zu klein und zu leicht. Neue Teleskope könnten aber auch hier in den nächsten Jahren einiges Licht ins Dunkel des Weltalls bringen.