Forschende entdecke e frieri, üssergwöhnligi Erde nur 150 Liichtjahr entfernt.

Astronominnen und Astronomen haben die Entdeckung dessen bekanntgegeben, was wie eine «eiskalte Erde» wirkt: eine kühle, aber potenziell bewohnbare Gesteinswelt, die unserer eigenen ähnelt und weniger als 150 Lichtjahre entfernt liegt.

HD-137010 b: Kandidat für eine «eiskalte Erde» mit erdähnlicher Umlaufbahn

Wie in einer aktuellen Studie beschrieben, könnte dieser besonders erdähnliche Exoplaneten-Kandidat mit dem Namen HD-137010 b leicht grösser sein und etwa 1,2-mal so massereich wie die Erde. Auch die Länge seines Jahres könnte der unseren entsprechen: Offenbar umrundet er seinen ruhigen, orangefarbenen Stern alle 355 Tage.

Aus der Jahreslänge leiten die Forschenden ab, dass mit einer Wahrscheinlichkeit von 51 Prozent HD-137010 b knapp innerhalb der habitablen Zone seines Sterns liegt – also in jenem Bereich nahe der Grenze, in dem sich auf der Oberfläche flüssiges Wasser bilden könnte.

HD-137010 b kreist um einen Stern namens HD-137010, einen K-Zwerg, der rund 70 Prozent der Grösse und Masse der Sonne besitzt.

Der Stern HD-137010: kühler, schwächer – und extrem langlebig

Weil dieser kühlere und lichtschwächere Zwerg seinen Wasserstoff sparsamer «verbraucht», wird er deutlich länger leben als unser G-Stern. Durch die geringere Masse verfügt HD-137010 über eine Hauptreihenlebensdauer (also die Zeitspanne, in der er Wasserstoff zu Helium fusioniert), die länger ist als das aktuelle Alter des Universums.

Insgesamt ist HD-137010 eine ausgesprochen reizvolle Besonderheit: «Dies ist der erste Planetenkandidat mit erdähnlichem Radius und erdähnlichen Umlaufeigenschaften, der einen sonnenähnlichen Stern transitierend passiert, der hell genug für umfangreiche Folgebeobachtungen ist», schreiben die Forschenden.

Damit HD-137010 b endgültig als Planet bestätigt werden kann, sind solche Folgebeobachtungen nötig – auch wenn die Forschenden «davon ausgehen, dass die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass es sich um einen echten Planeten handelt».

Wie der Kandidat gefunden wurde: Kepler, Transitmethode und nur ein beobachteter Transit

Auf seine Spur kamen sie mithilfe von Daten des inzwischen stillgelegten Kepler-Weltraumteleskops der NASA, dem ersten speziell auf die Planetenjagd ausgerichteten Observatorium der Astronomie. Zum Einsatz kam die sogenannte Transitmethode.

Bei der Transitmethode «starrt» ein Observatorium wie Kepler auf einen Stern und wartet darauf, dass dessen Licht schwächer wird, wenn ein möglicher Exoplanet vor ihm vorbeizieht (transitiert). Diese Silhouette des Sterns verursacht einen Helligkeitseinbruch, aus dem sich Radius und Bahneigenschaften des Exoplaneten ableiten lassen.

Allerdings wurde HD-137010 b bislang nur ein einziges Mal beim Transit beobachtet. Da zur Bestätigung eines Kandidaten mehrere Transits nötig sind, «brauchen Welten mit erdähnlichen Umlaufbahnen mehrere Jahre an Beobachtungen».

Trotzdem gibt es gute Gründe, zuversichtlich zu sein.

Die Entdeckung von HD-137010 b «zeigt, dass temperierte und kühle, erdgrosse Exoplaneten um sonnenähnliche Sterne auch über einzelne Transits nachweisbar sind», erklären die Forschenden.

Für weitere Messungen könnten allerdings Observatorien der nächsten Generation erforderlich sein – etwa PLATO der ESA –, da sich solche Welten am Beobachtungslimit der heutigen Instrumente bewegen.

Temperatur, Energiefluss und die Frage nach flüssigem Wasser

Nach heutigem Stand deuten die bekannten Bahn- und Sternparameter darauf hin, dass HD-137010 b in der habitablen Zone seines Sterns liegen könnte. Weil der Planet jedoch weniger als ein Drittel der Energie erhält, die die Erde von der Sonne bekommt, dürfte es auf HD-137010 b sehr kalt sein: schätzungsweise zwischen -68 und -85 Grad Celsius (-90 bis -121 Grad Fahrenheit) – damit sogar kälter als unser berüchtigt frostiger roter Nachbar.

Auch wenn HD-137010 b noch eisiger sein könnte als der Mars, wären günstige Atmosphärenbedingungen denkbar, unter denen Wasser trotzdem auf der Oberfläche existieren kann.

Auf Basis dessen, was über andere erdgrosse Exoplaneten in den habitablen Zonen ihrer Sterne bekannt ist, halten die Forschenden es für plausibel: «Es erscheint ausgesprochen wahrscheinlich, dass eine Atmosphäre mit moderat erhöhtem CO₂-Gehalt flüssiges Oberflächenwasser begünstigen würde.»

Der Haken an den erdähnlichen Eigenschaften: «Snowball»-Klima

So wie die lange Umlaufzeit die Bestätigung von HD-137010 b erschwert, bringt auch seine Erdähnlichkeit eine weitere Einschränkung mit sich. Falls der CO₂-Anteil ähnlich hoch ist wie auf der Erde, könnte HD-137010 b in einem «Snowball»-Klima gefangen sein.

In diesem Szenario ist der Planet vollständig vergletschert und dadurch stark reflektierend: Ein grosser Teil des einfallenden Sternenlichts wird zurückgeworfen, was die Oberflächentemperatur zusätzlich auf etwa -100 Grad Celsius drücken kann.

Ist HD-137010 b allein? Hinweise auf weitere Planeten

Trotzdem muss HD-137010 b nicht zwingend ein Einzelgänger sein. Er wirkt zwar isoliert, doch andere bekannte extrasolare Systeme sprechen dagegen.

Zusätzliche Planeten könnten entweder innerhalb oder ausserhalb der Bahn von HD-137010 b existieren. Solche Körper könnten sogar eine «sonnensystemähnliche Architektur» bilden: mehrere Planeten, die sich durch die habitable Zone ziehen, und möglicherweise weiter draussen ein Mitglied in Jupiter-Grösse.

Angesichts der vielen Parallelen zu unserer eigenen kosmischen Nachbarschaft stellt sich die Frage, ob eine «eiskalte Erde» Leben tragen könnte. Eine gefrorene Welt wirkt zwar wenig lebensfreundlich, doch die Erde selbst befand sich im Verlauf ihrer 4,5 Milliarden Jahre währenden geologischen Entwicklung mehrfach in einem Schneeballzustand.

Die Forschung wurde in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.