Wasser/Eis-Supererden

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Bild der Materiescheibe um den Stern Formalhaut, mit seinem Planeten im Einschub zu sehen (aufgenommen zu zwei verschiedenen Zeitpunkten). Theoretische Modellierung wasserhaltigen Supererden hat gezeigt, daß Kollisionen zwischen solchen Planeten die Wassermenge auf irgendeinem der beiden nicht erhöhen wird. Hubble Space Telescope, NASA und ESA

 

Ein Planet um einen anderen Stern (ein “Exoplanet”) ist eine “Supererde”, wenn seine Masse unter ungefähr dem 10-fachen der Erdmasse liegt. Von den bis jetzt etwa 480 bekannten extrasolaren Planeten haben die meisten größere Massen als Jupiter, der 318-mal massereicher als die Erde ist. Dennoch scheinen etwa zwei Dutzend Massen zu besitzen, die sie in die Kategorie der Supererden einstuft. Etwa 70 Exoplaneten haben Umlaufbahnen, die zufällig so angeordnet sind, daß der Planet genau zwischen dem Stern und der Erde durchzieht (ein Transit). Dieser Zufall erlaubt Astronomen, den Radius des Exoplaneten und dann, mit Kenntnis der Masse, eine der interessantesten aller seiner Eigenschaften zu bestimmen: seine Dichte. Die Dichte legt offen, ob der Planet vorrangig aus Gestein oder Gas besteht oder ob er vielleicht Wasser enthält. Flüssiges Wasser ist fraglos ein grundlegender Bestandteil, da es für einen Exoplaneten erforderlich ist, um erdähnlich sowie von Erdgröße zu sein.

Vier Astronomen haben eine theoretische Untersuchung wasserhaltiger Supererden (oder, wenn sie kalt sind, eishaltiger Supererden) abgeschlossen; ihre Modelle bauen teilweise auf den Eigenschaften zweier bekannter Wasser/Eis-Supererden und den größeren Eiskörpern im äußeren Sonnensystem auf. Planeten bilden sich schrittweise, wenn kleinere Körper in einer stellaren Scheibe zusammenstoßen und aneinander haften bleiben; gegenwärtige Modelle scheinen erfolgreich die Wahrscheinlichkeitsverteilung von Gestein, Wasser/Eis oder anderem bei Planeten zu beschreiben; für Wasser/Eis liegt der allgemein angenommene Maximalwert bei 75%. Sollten allerdings ausgereiftere größere Körper zusammenprallen, können diese in kleinere Stücke zerbrechen aber ebenso einen sogar größeren Planeten mit Merkmalen beider Kollisionspartner bilden. Die Wissenschaftler fragten sich, ob Kollisionen zwischen Wasser/Eis-Supererden diese Verteilung ändern und die Menge an Wasser auf einem Planeten erhöhen könnte, vielleicht auf Werte von sogar über 75%.

Die Astronomen begannen mit Supererden, die zu 50% aus Wasser/Eis und 50% Chrysotil* (das selbst weitere 15% Wasser enthält) bestanden. Sie gaben den aufeinanderprallenden Planeten Massenverhältnisse zwischen 1:1 und 4:1 und berücksichtigten Kollisionswinkel, die von frontal bis streifend reichten. Sie stellten fest, daß diese gewaltigen Einschläge den Anteil an Wasser/Eis nicht über 50% steigen lassen konnten. Entweder nimmt auch das Gesteinsmaterial im selben Verhältnis wie das Wasser zu oder die Kollision reißt tatsächlich Wasser vom Planeten weg. Die neuen Ergebnisse sind wichtig, weil sie eine obere Grenze für die Menge an Wasser/Eis (75%) liefern, die Astronomen beim Modellieren jedes neu entdeckten Exoplaneten nutzen können und sie geben dem neuen Feld der Morphologie von Exoplaneten zusätzlich Glaubwürdigkeit.

* auch als Faserserpentin oder Asbest bekannt

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