Atmosphären wie die der Erde können binnen einer Million Jahre "verblasen" werden

    24. April 2019, 13:24
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    Wiener Forscher untersuchten, wie zerstörerisch sich die Aktivität Roter Zwerge auf ihre Planeten auswirken kann

    illustration: ap/eso/m. kornmesser
    Fluch und Segen: Ein Roter Zwerg wärmt eine Welt – doch kann er sie auch vom Aufbau einer Atmosphäre abhalten.

    Wien – Für Leben, das dem auf der Erde ähnelt, wären Sterne eine entscheidende Voraussetzung: Sie schaffen durch ihre Strahlung habitable Zonen um sich – kreisen Planeten in einer solchen Zone, wären die Temperaturen dort in dem Bereich, der Wasser in flüssigem Zustand hält. Für Lebewesen mit vollkommen anderer Grundlage gibt es bislang keine überzeugenden Konzepte.

    Allerdings kann die Strahlkraft der Sterne den potenziellen Lebensräumen auch zum Verhängnis werden – nämlich dann, wenn sehr aktive Sterne die Atmosphären solcher Planeten buchstäblich davonblasen. Forscher der Universität Wien und des Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Graz haben dazu nun ihre Berechnungen im Fachjournal "Astronomy & Astrophysics Letters" vorgelegt.

    Der Reiz der Roten Zwerge

    Die Forscher konzentrierten sich bei ihrer Analyse auf Rote Zwerge respektive sogenannte M-Zwerge. Weil sie erheblich kleiner und kühler sind als unsere Sonne, hatte man Sterne dieses Typs lange Zeit außer Acht gelassen. Erst in jüngerer Vergangenheit sind sie in den Fokus von Forscher geraten, die sich mit der Suche nach potenziellem außerirdischen Leben befassen. Der große Anreiz an diesen Sternen: Sie sind extrem häufig. Ermöglichen sie lebensfreundliche Bedingungen, hat die Suche also erheblich bessere Chancen auf Erfolg.

    Ein Problem mit diesen Sternen ist allerdings, dass sie einer anderen Entwicklung unterliegen als Sterne wie die Sonne. Die Sonne durchlebte ihre durch hohe Aktivität charakterisierte "Sturm-und-Drang-Zeit" nämlich vor allem in den ersten Hundert Millionen Jahren ihres Bestehens, später verringerte sich ihr Ausstoß an hochenergetischer UV- und Röntgenstrahlung. M-Zwerge hingegen können ein sehr hohes Emissions-Level sogar über mehrere Milliarden Jahre halten, berichten die Forscher.

    Und das hat Folgen für die Planeten, die einen solchen Stern auf engen Bahnen umkreisen müssen, um in dessen habitabler Zone zu liegen. Die Strahlung erhitzt Gase in den äußeren Atmosphärenschichten stark. Und das kann dazu führen, dass diese in das Weltall entschwinden.

    Erschreckend schneller Schwund

    Wie schnell das gehen kann, hat das Team um Studienerstautor Colin Johnstone vom Institut für Astrophysik der Uni Wien nun berechnet. Für einen erdähnlichen Planeten, der um einen sehr aktiven Stern kreist, ergaben die Modellrechnungen einen in astronomischen Maßstäben sehr schnellen Schwund: Binnen weniger als einer Million Jahre wäre demnach die Lufthülle der Erde verblasen worden – "nahezu augenblicklich", so die Forscher.

    Zum Glück für uns kam die Sonne früh zur Ruhe, die Erde hatte somit nach mehreren Hundert Millionen Jahren die Chance dazu, ihre Stickstoffatmosphäre aufzubauen. Planeten, die in der habitablen Zone um M-Zwerge kreisen, kann das laut den Berechnungen sehr viel länger verweigert bleiben. Hier könne es Milliarden Jahre dauern, bis diese eine dichtere Hülle ausbilden können.

    Die Erkenntnis habe entsprechende Auswirkungen auf die Chance, dass sich dort Leben bilden und halten kann, bilanzieren die Forscher. Dies verringere die Wahrscheinlichkeit erheblich, Leben außerhalb unseres Sonnensystems zu finden. (red, 24. 4. 2019)

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