Astrobiologie: Zahl der bewohnbaren Planeten eingeschränkt

Exoplanet Gliese 581d — © ESO / The planetary system in Gliese 581 (artist's impression) / CC BY 4.0 CC BY (Ausschnitt)

Nicht nur die Entfernung eines Planeten von seinem Heimatstern ist wichtig, um Leben darauf zu ermöglichen. Auch die Gezeitenwirkung des Gestirns darf weder zu stark noch zu schwach sein. Dieses zusätzliche Kriterium reduziert die Anzahl ferner, habitabler Welten um Zwergsterne beträchtlich.

Alles im grünen Bereich? | Die Regionen um ferne Sonnen, in denen Wasser in flüssiger Form vorliegen kann, sind hier für zwei verschiedene Planeten und Sterne dargestellt. Nach bisheriger Berechnung (blau) beginnt die habitable Zone bei Zwergsternen mit 0,15 (obere Zeile) beziehungsweise 0,25 Sonnenmassen (untere Zeile) schon bei weniger als einem Zehntel des Erde-Sonne-Abstand (0,1 AU). e steht dabei für die Exzentrizität der Planetenbahn, wobei e = 0 einer Kreisbahn und e = 0,9 einer stark elliptischen Bahn entspricht.

Die neu berechneten "Gezeitenzonen" (gelb) für Planeten mit einer (linke Spalte) beziehungsweise zehn Erdmassen (rechts) bilden einen kleineren Bereich. Die Schnittmenge der auf zwei Weisen bestimmten habitablen Zonen (grün) entspricht dem Bereich, wo Leben möglich wäre.

Der Astrobiologe Rory Barnes von der University of Washington in Seattle untersuchte mit seinen Kollegen die Kräfte, die Rote Zwerge auf ihre Planeten ausüben. Diese massearmen Exemplare bilden die Mehrheit aller Sterne und sind wesentlich leuchtschwächer als unsere Sonne. Planeten, auf denen flüssiges Wasser vorkommt, müssen ein solches Gestirn demnach in deutlich geringerem Abstand umkreisen, um von der Strahlung ausreichend erwärmt zu werden.

Bei kürzeren Entfernungen fallen jedoch Gezeitenkräfte stärker ins Gewicht: Die Gravitation des Sterns wirkt viel stärker auf die ihm zugewandte Planetenseite als auf die ihm abgewandte Seite. Durch die entstehenden Kräfte wird die Plattentektonik angetrieben, Gase können so aus dem Planeteninnern entweichen und als Atmosphäre dienen. Wäre Mars in einer geeigneten Umlaufbahn um einen Roten Zwergstern, könnte auch er – trotz seiner geringen Masse – eine Lufthülle ausbilden. Mit seinen verborgenen Wasservorkommen wäre er dann ein idealer Kandidat für die Entstehung von Leben.

Sind die Gezeitenkräfte jedoch zu stark, gehen die Umwälzungen der Oberfläche sehr schnell vor sich, weshalb kein stabiler Lebensraum vorliegt. Der mondgroße Trabant Io, der von der Oberfläche des Jupiters nur etwa so weit entfernt ist wie der Mond von der Erde,

Drei Planeten um Gliese 581 | Die Schwester-Erde kreist mit zwei weiteren Planeten um den Roten Zwerg Gliese 581. Einer von diesen beiden Trabanten besitzt 15, der andere 8 Erdmassen.

wird derart stark durchgewalkt, dass der dadurch ausgelöste Vulkanismus sein Antlitz in einer Million Jahren völlig umwandelt – zu kurz für die Entstehung auch nur primitiver Lebensformen. <1-- Heft 1 XL --> Vergleichend betrachteten die Forscher das bekannte System Gliese 581. Hier kreisen um einen Roten Zwerg bislang vier bekannte Exoplaneten. Der äußerste von ihnen liegt am Innenrand der traditionell definierten habitablen Zone. Er ist laut den Astrobiologen jedoch zu weit von seiner Sonne entfernt, um in ausreichendem Maß plattentektonische Aktivitäten erwarten zu lassen, und kommt somit als Kandidat für außerirdisches Leben nicht mehr in Frage. (dre)