http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...stems201703012/

Kepler-2 liefert erste Ansichten und Daten des TRAPPIST-1-Systems:


Visualisation der K2-Daten zu TRAPPIST-1.
Copyright: NASA
Washington (USA) – Seit der Entdeckung von gleich sieben erdgroßen und wahrscheinlich sogar erdartigen Planeten um den knapp 40 Lichtjahre entfernten Zwergstern TRAPPIST-1 (…GreWi berichtete) gilt das System als hoffnungsvollstes Ziel zur Suche nach lebensfreundlichen Welten, außerirdischen Lebens bis hin zu außerirdischer Intelligenz. Im Rahmen seiner Fortsetzungsmission „K2“ hat das NASA-Weltraumteleskop „Kepler“ nun erste Daten zum TRAPPIST-1-System geliefert.

Bislang wurden die sieben Planeten, von denen mindestens drei (vielleicht sogar alle sieben) ihren Stern derart umkreisen, dass aufgrund milder Temperaturen flüssiges Wasser auf ihren Oberflächen möglich wäre, lediglich mit der sogenannten Transitmethode, also anhand kleinster Helligkeitsschwankungen im Licht ihres Sterns entdeckt, die immer dann verursacht werden, wenn ein Planet in der Sichtachse zur Erde sozusagen vor der „Sonnenscheibe“ seines Sterns in einem sogenannten Transit vorüberzieht, und deren Licht dabei minimal abschwächt.

Trotz zahlreicher anschaulicher Grafiken und „künstlerischer Darstellungen“ gab es bislang jedoch noch keine direkte Abbildung des Systems – geschweige denn seiner Planeten.


Animation der K2-Daten zu TRAPPIST-1
Copyright: NASA

Vor wenigen Tagen hat die NASA nun die ersten Daten der direkten Beobachtung des Systems mit dem Weltraumteleskop „Kepler“ im Rahmen dessen fortgeführter Mission „K2“ veröffentlicht.

Diese wurde bereits nach der Entdeckung der ersten drei Planeten um den Stern, vom 15. Dezember 2016 bis zum 4. März 2017 zusammengetragen und bilden damit also einen Beobachtungszeitraum von 74 Tage ab. Und auch wenn das Bild gelinde gesagt noch sehr grob-pixelig ist – schließlich ist „Kepler“ selbst nicht zur direkten Abbildung ferner Planetensysteme konzipiert, ist der Tansit-Effekt der sieben Planen doch schon jetzt durch den Farbwechsel der Pixel (s. Abb. l.) deutlich zu erkennen. Zu sehen ist also sozusagen der Schatten der Planeten – Ein erster Schritt hin zur direkten Abbildung der Planeten.



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http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...re-alt20170316/

TRAPPIST-1: Stern mit sieben Welten ist mehrere Milliarden Jahre alt:


Künstlerische Darstellung des Blicks direkt über die Oberfläche eines der Planeten im TRAPPIST-1-System.
Copyright: ESO/N. Bartmann/spaceengine.org
Seattle (USA) – Seit um den gerade einmal 40 Lichtjahre entfernte Zwergstern TRAPPIST-1 insgesamt sieben erdgroße, vielleicht sogar erdartige und lebensfreundliche Planeten entdeckt wurde (…GreWi berichtete), steht das Planetensystem im Fokus des astronomischen und exobiologischen Interesses. Jetzt präsentieren US-Astronomen erstmals eine Altersbestimmung des Sterns, der mit drei bis acht Milliarden Jahren deutlich älter und sein Planetensystem damit auch stabiler sein könnte als bislang gedacht. Beste Voraussetzungen also auch für die Entstehung von höherem Leben und Intelligenz.

Auf der Grundlage der erst vor wenigen Tagen von der NASA veröffentlichten ersten Daten der Beobachtungen des Systems mit dem Weltraumteleskop „Kepler“, im Rahmen von dessen Fortsetzungsmission „K2“ (…GreWi berichtete), hat ein internationales Astronomenteam um Rodrigo Luger von der University of Washington nun eine erste Auswertung dieser Daten vorgelegt und diese via ArXiv.org veröffentlicht.

Aufgrund der nun mittels der Kepler-Daten neu bestimmten Rotationsperiode von 3,3 statt 1,2 Tagen bei im Vergleich zu unserer Sonne deutlich geringerer Masse könnte der Stern mit drei bis acht Milliarden Jahren deutlich älter sein als die bislang vermuteten gerade einmal 500 Millionen Jahre.

Da Astrophysiker davon ausgehen, dass Planetensysteme nur unwesentlich jünger sind als ihre Sterne, dürfte wohl auch das Planetensystem um TRAPPIST-1 nur geringfügig jünger und ihre Umlaufbahnen über lange Zeiträume hinweg bereits stabil gewesen sein.

Zuvor hatte das Team um den Entdecker der Planeten Michaël Gillon vom STAR-Institute der belgischen Université Liège errechnet, dass das System aufgrund der vergleichsweise geringen Abstände der Planeten zueinander schon nach rund einer Milliarde Jahren instabil werden und einen Planeten verlieren könnte. Auch Luger und seine MItautoren (zu denen auch Gillon zählt) bestätigen nun diese auf 25 Prozent datierte Wahrscheinlichkeit.


Die Grafik zeigt die relativen Größen der Umlaufbahnen der sieben Planeten, die TRAPPIST-1 umkreisen. Der gräuliche Bereich zeigt die Ausdehnung der habitablen Zone. Über die Umlaufbahn des äußersten Planeten, TRAPPIST-1h, ist bisher noch nicht viel bekannt. Die gestrichelten Linien zeigen alternative Grenzen der habitablen Zone auf Grundlage anderer theoretischer Annahmen. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.)
Copyright: ESO/M. Gillon et al.

Zugleich konnten sie auch die Existenz des siebten Planeten, die bislang aufgrund ungenauer Daten noch ungewiss war, bestätigen: TRAPPIST-1h benötigt für die Umrundung seines Sterns somit 18,76 Tage und hat einen Radius, der 71,5 Prozent des Erdradius entspricht. Er umkreist seinen Stern in rund 9,3 Millionen Kilometern – etwa 6 Prozent des Abstandes zwischen Erde und Sonne. Damit beträgt die Temperatur auf seiner Oberfläche etwa -104 Grad Celsius (169 Kelvin), weshalb hier eventuell vorhandenes Wasser eine dichte Eiskruste bilden würde. Der Planet umrundet seinen Stern also deutlich jenseits der sogenannten Schneelinie. Leben, wie wir es von der Erde kennen, dürfte damit zumindest auf seiner Oberfläche nicht möglich sein. Ob sich unter der eventuell vorhandenen Eiskruste jedoch ein potentiell lebensfreundlicher Ozean befindet, müssen zukünftige Beobachtungen des Systems zeigen.

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http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...ndlich20170406/

Neues Modell bestätigt TRAPPIST-1e als potentiell lebensfreundlichen Planeten:


Grafik: Ein Größenvergleich der Planeten im TRAPPIST-1-System zueinander, aufgereiht, mit zunehmender Entfernung zum Muttergestirn. Die Planetenoberflächen werden mit möglichen Oberflächeneigenschaften dargestellt, einschließlich Wasser, Eis und Atmosphären (Stand: 23.2.2017).
Copyright: NASA/R. Hurt/T. Pyle
Boulder (USA) – Während Astronomen kontrovers darüber streiten, ob die bislang sieben erdgroßen Planeten um den nur 40 Lichtjahre entfernten Zwergstern TRAPPIST-1 lebensfreundlich sind oder der Stern selbst das System fortwährend mit tödlicher Strahlung schwemmt (…GreWi berichtete), präsentieren andere Astronomen ein neues Klima-Modell für die drei der sieben TRAPPIST-1-Planeten. Demnach könnte – entgegen der ersten Einschätzungen (…GreWi berichtete) lediglich auf TRAPPIST-1e Leben entstanden sein und heute noch existieren.

Wie das Team um Eric Wolf von der University of Colorado vorab via ArXiv.org und in einer kommenden Ausgabe des „The Astrophysical Journal“ berichten werden, haben sie mit Hilfe der Supercomputer „Janus“ an der University of Colorado und „Hyak“ an der University of Washington zunächst potentielle Klimamodelle von drei der sieben TRAPPIST-Planeten (d, e und f) erstellt und anhand dieser Modelle die für die jeweiligen Planeten möglichen Atmosphären auf ihre potentielle Lebensfreundlichkeit hin analysiert.


Die Klimasimulationen der TRAPPIST-1-Planeten f, e und d.
Copyright: E. Wolf, UC Boulder

Wolf kommt zu dem Schluss, dass nur einer der drei Planeten flüssiges Wasser – und damit die Grundlage zumindest des irdischen Lebens – an seiner Oberfläche halten könnte. Demnach umkreist TRAPPIST-1-d seinen Stern zu nah, wodurch sich eine immer dichtere Atmosphäre aus (heißem) Wasserdampf gebildet hätte, die die Oberflächentemperatur hinzu aufheizen und auch noch den Rest möglicherweise vorhandenen Oberflächenwassers verdampfen lassen würde. Kurz: ein Treibhauseffekt, der den Planeten zu heiß und trocken für Leben gemacht hätte. Im Gegensatz dazu ist der Planet-f zu weit von seinem Stern entfernt und wahrscheinlich ein regelrechter fest eingefrorener Planet. Auch erlauben die Klimamodelle hier keine atmosphärischen Gase, um diesen „Schneeball“ nach und nach aufzutauen.


Diese Grafik vergleicht die Umlaufbahnen der neuentdeckten Planeten um den lichtschwachen roten Stern TRAPPIST-1 mit den galileischen Monden Jupiters und dem inneren Sonnensystem. Alle um TRAPPIST-1 gefundenen Planeten umkreisen den Stern in geringerer Entfernung als Merkur die Sonne, aber da ihr Stern um einiges lichtschwächer ist, sind sie in etwa denselben Strahlungsmengen ausgesetzt wie Venus, Erde und Mars im Sonnensystem.
Copyright: ESO/O. Furtak

Planet-e hingegen scheint seinen Stern hingegen in genau dem richtigen Abstand zu umkreisen, damit aufgrund milder Temperaturen ein erdähnliches Klima vorherrschen und Wasser auf seiner Oberfläche existieren könnte, so Wolf.

Grundlage der einst auch zur Simulation der Erde genutzten Klimamodells ist die Annahme, dass Wasser ursprünglich auf den Oberflächen der simulierten Planeten vorhanden ist. „Mit einer erdartigen Atmosphäre wären rund 20 Prozent der Oberfläche von TRAPPIST-1e eisfrei. Der Planet würde also wie ein Augapfel aussehen, dessen eisfreie Iris und Pupille stets in Richtung des Sterns gerichtet ist. Mit einem höheren Kohendioxid-Anteil oder unterschiedlichen Kombinationen aus Stickstoff und Kohlendioxid) könnten auch erdähnliche Temperaturen auf dem ganzen Planeten erreicht werden.“

Derzeit sind kontinuierlich weitere Simulationen geplant, die sich dem jeweiligen Beobachtungsstand des TRAPPIST-1-Systems anpassen sollen und auch die weiteren Planeten um den Stern miteinbeziehen.

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http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...system20170407/

SETI-Institute sucht nach intelligenter Kommunikation im TRAPPIST-1-System:


Diese Darstellung zeigt, wie am 6. April 2017 die Planeten TRAPPIST-1e und f gemeinsam mit der Erde eine gerade Linie bildeten und damit die Voraussetzung für eine Suche nach Kommunikationssignalen zwischen den beiden TRAPPIST-1-Planeten boten.
Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer animierten, interaktiven Version der Grafik zu gelangen.
Copyright/Quelle: NASA Exoplanet Archive, Jon Richards / SETI.org
Mountain View (USA) – Seit der Entdeckung von gleich sieben erdgroßen Planeten um den kaum 40 Lichtjahre von der Erde entfernten Zwergstern TRAPPIST-1 wird natürlich auch über dortiges potentielles Leben und Intelligenz spekuliert (…GreWi brichtete, s. Links). Jetzt sucht das SETI Institute nach Kommunikationssignalen zwischen den Planeten des Systems.

Wie das Institut zur Suche nach außerirdischer Intelligenz (Seach for Extraterrestrial Intelligence, SETI) berichtet, begann die Suche nach Signalen bereits im Mai/Juni 2016, nachdem die ersten drei Planeten um den Stern entdeckt worden waren – bislang jedoch ohne Erfolg (…GreWi berichtete).

„Mit der Entdeckung von vier weiteren Planeten um den Stern (…GreWi berichtete), erhöhte sich natürlich auch die Wahrscheinlichkeit, dass vielleicht nicht nur einer der dortigen Planeten von intelligenten und technologisch entwickelten Lebewesen bewohnt wird, sondern diese auch einen ihrer Nachbarplaneten kolonialisiert haben und es zwischen diesen Planeten auch zu Kommunikation kommt“, so das SETI-Team.

Immer dann, wenn also zwei der potentiell bewohnten Planeten gemeinsam mit der Erde eine Linie bilden, könnten entsprechende Kommunikationssignale zwischen diesen beiden Planeten also auch in Richtung Erde „überschwappen“, wo sie mit hiesigen SETI-Teleskopen geortet werden. „In einem solchen Fall sprechen wir dann von einem ‚Lauschangriff‘ unsererseits“, erläutert Gerry Harp, der Direktor des SETI Institutes.

https://www.google.com/maps/place/SETI+H...1.4698327?hl=de

Am gestrigen 6. April 2017 war es dann soweit: Zwei der Planeten, die TRAPPIST-1 innerhalb dessen habitabler (also nach irdischen Maßstäben lebensfreundlicher) Zone umkreisen, bildeten gemeinsam mit der Erde besagte Linie – und die SETI-Astronomen richteten ihre Radioteleskope der Allen Telescope Array (ATA) auf das TRAPPIST-1-System, um nach Signalen im Bereich zwischen 2,84 und 8,2 Gigahertz zu suchen – einem bereich also, innerhalb dessen auch irdische Raumfahrtmission Kontakt zu ihren Sonden – etwa die der Voyager-Mission – aufnehmen und halten.

„Wenn sich nun also zwei Außerirdische auf diesen beiden Planeten mittels Radiotechnologien miteinander unterhalten, so sollten wir mit ATA ihre Kommunikationssignale abhören können“, erläutert Harp weiter. „Diese Signale unterscheiden sich von den Schmalbandsignalen, die wir für gewöhnlich suchen und müssen deshalb auch auf eine spezielle Weise gesucht werden. Statt also die bisherigen Instrumente zu nutzen, verwendeten wir ATA im sogenannten Kameramodus. Hierbei werden alle 10 Sekunden Aufnahmen des Sichtfeldes der Teleskopanlage gemacht wodurch Breitbandsignale, wie sie möglicherweise u.a. auch zur Kommunikation zwischen Raumschiffen in dem System genutzt werden, entdeckt werden könnten.“

Zugleich speichern die SETI-Rechner aber auch die gewöhnlichen auf die Teleskope einströmenden Signale aus dem System, die dann mit Hilfe von Hochleistungsrechnern nach symbolischen Mustern in den Radiosignalen durchsucht werden, wie sie etwa auf eine zugrundeliegende Sprachstruktur hindeuten könnten.

Diese Form der Kommunikationssignale ist jedoch nur wenige Minuten lang sichtbar – immer dann, wenn die beiden Planeten mit der Erde eine Reihe bilden. Sollte während dieser Zeit ein Signal gefunden werden, müssen weitere zukünftige Beobachtungen der Planeten während erneuter linearer Erdkonjunktionen diese dann noch bestätigen.

Während die Ergebnisse der gestrigen Suche nach in Richtung Erde überschwappenden Kommunikationssignalen zwischen den TRAPPIST-1-Planeten „e“ und „f“ (s. Abb.) noch ausgewertet werden, stehen schon die nächsten Termine entsprechender Konjunktionen im TRAPPIST-1-System fest: Der 12. April und mehrere Male im Mai – auch dann wird SETI ATA wieder auf das System ausrichten.

…GreWi wird natürlich berichten.

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http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...stabil20170511/


Die Bahnresonanzen der Planeten im Planetensystem um TRAPPIST-1 (Illu. Standbild aus Video).
Copyright: Tamayo, Russo, Santaguida
Toronto (Kanada) – Die Entdeckung von gleich sieben Planeten um den nahen Stern TRAPPIST-1, von denen 3 Planeten ihren Stern innerhalb dessen lebensfreundlicher Zone umkreisen und es auf ihnen möglicherweise also Leben geben könnte, sorgte vor wenigen Monaten für Aufsehen (…GreWi berichtete). Simulationen des Systems zeigen jedoch, dass dieses eigentlich sehr instabil sein sollte und die Planeten schon nach weniger als einer Million Jahren miteinander kollidieren würden. Da sie dies aber offenbar noch nicht getan haben, muss es etwas geben, was das System stabil macht. US-Forscher haben dieses Rätsel nun gelöst.

„Wenn man das System simuliert, so stoßen die Planeten schon nach weniger als einer Million Jahre zusammen“, erläutert Dan Tamayo von der University of Toronto. „Auch wenn das zunächst einmal eine lange Zeit ist – astronomisch betrachtet, handelt es sich gerade mal um einen Wimpernschlag. Wir müssten also schon ziemlich viel Glück gehabt haben, das System entdeckt zu haben, bevor es sozusagen zerbricht. Deshalb vermuteten wir, dass es einen Grund dafür geben muss, warum das Planetensystem um TRAPPIST-1 weiterhin stabil zu sein scheint.“

Gemeinsam mit Matt Russo vom Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) hat Tamayo das TRAPPIST-1-System erneut simuliert und die Ergebnisse aktuell im Fachmagazin „Astrophysical Journal Letters“ veröffentlicht. Dieses zeigt, dass das System der sogenannten Bahnresonanz-Kette unterliegen. So gesehen sind es also kosmische Harmonien, die das System bis in alle derzeit vorhersagbare Zeiten stabil halten.

In derartigen Resonanzkonfigurationen können die Umlaufzeiten der beteiligten Himmelskörper bzw. deren Verhältnis zueinander durch niedrige natürliche Zahlen beschrieben werden – beispielsweise 2:1 oder 3:2.

Auch in unserem eigenen Sonnensystem sorgen derartige Verhältnisse dafür, dass etwa Neptun und Pluto nie miteinander kollidieren, obwohl sich deren Bahnen um die Sonne kreuzen. Während Neptun die Sonne drei Mal umkreist, hat Pluto diese zwei Mal umrundet. Wäre dieses Verhältnis zufälliger Natur, wären die beiden Körper schon lange miteinander kollidiert.

Wie Russo und Tamayo eindrucksvoll zeigen, hebt das TRAPPIST-1-System dieses Prinzip jedoch auf ein noch höheres Niveau, in dem alle sieben Planeten sozusagen eine ganze Bahnresonanzkette (Chain of Resonances) bilden.

Um diese anschaulich zu illustrieren haben die beiden Forscher gemeinsam mit Andrew Santaguida eine Simulation erstellt, die die Resonanzharmonie des Systems schlussendlich sogar als Musikstück präsentiert: Immer dann, wenn einer der Planten vor seinem Stern vorüberzieht, erklingt ein Ton im tonalen Harmonieverhältnis zum jeweiligen Nachbarplanet, und immer dann, wenn ein Planet seinem direkten Nachbarn passiert, lassen die Forscher einen Trommelschlag ertönen.

„Auf diese Weise bleibt das TRAPPIST-1-System nun wohl auf ewig stabil“, so die Wissenschaftler abschließend.

Aber schauen, lauschen und staunen sie selbst…

http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...system20170614/

Panspermie:
Im TRAPPIST-1-System könnte das Leben sehr leicht von Planet zu Planet überspringen:


Grafischer Blick auf das TRAPPIST-1-System (Illu.)
Copyright: ESO/Luis Calçada/spaceengine.org
Cambridge (USA) – Es war die astronomische Sensation im Frühjahr 2017: Gleich sieben erdartige Planeten umkreisen den kaum 40 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern TRAPPIST-1 – mindestens drei davon sogar innerhalb dessen habitabler, also lebensfreundlicher Zone. Jetzt haben Exobiologen das System simuliert und zeigen auf, dass Leben – so es auf einem der sieben Planeten entstand – ebenso einfach wie schnell auch auf die anderen TRAPPIST-1-Planeten übergesprungen sein könnte.

Wie Astronomen um Mansavi Ligam und Abraham Loeb vom Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics aktuell im Fachjournal „PNAS“ (DOI: 10.1073/pnas.1703517114) berichten, könnte das Leben sozusagen huckepack mit durch Asteroiden- und Kometeneinschlägen aus dem Planeten herausgeschlagenen und ins All katapultierten Felsbrocken von einem Planeten zum nächsten gewandert sein – ein Vorgang, der als Panspermie bzw. Lithopanspermie (die interplanetare Übertragung von Leben durch bzw. im Innern von Gesteinen) bezeichnet wird und von dem einige Forscher glauben, dass so ursprünglich auch das Leben vom Mars zur Erde gekommen sein könnte

Laut der Studie ist der Abstand zwischen den TRAPPIST-1-Planeten um bis das Zehnfache geringer als jener zwischen Erde und Mars. Auf diese Weise steigt entsprechend die Effektivität des Materialaustauschs zwischen den Planeten und die Wahrscheinlichkeit für effektive Lithopanspermie im TRAPPIST-System wächst.

Bislang handelt es sich natürlich nur um eine Spekulation und mathematische Berechnungen, denn wir wissen über das TRAPPIST-1-System und seine Planeten noch viel zu wenig, als dass wir auf dortiges Leben schließen könnten. Zudem liefern auch erst die kommenden Teleskopgenerationen die notwendige Leistung, um eventuell Biomarker oder gar das Vorhandensein von Vegetation in dem System nachweisen zu können.

Dann allerdings ließe sich auch die Theorie von Loeb und Ligam überprüfen. So würden beispielsweise gleiche Werte des sog. Red-Edge-Vegetationsindexes, auf eine gemeinsame Herkunft der entsprechenden Pflanzen auf unterschiedlichen Planeten hindeuten.

© grenzwissenschaft-aktuell.de

http://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/...system20170614/

Panspermie:
Im TRAPPIST-1-System könnte das Leben sehr leicht von Planet zu Planet überspringen:


Grafischer Blick auf das TRAPPIST-1-System (Illu.)

Copyright: ESO/Luis Calçada/spaceengine.org
Cambridge (USA) – Es war die astronomische Sensation im Frühjahr 2017: Gleich sieben erdartige Planeten umkreisen den kaum 40 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern TRAPPIST-1 – mindestens drei davon sogar innerhalb dessen habitabler, also lebensfreundlicher Zone. Jetzt haben Exobiologen das System simuliert und zeigen auf, dass Leben – so es auf einem der sieben Planeten entstand – ebenso einfach wie schnell auch auf die anderen TRAPPIST-1-Planeten übergesprungen sein könnte.

Wie Astronomen um Mansavi Ligam und Abraham Loeb vom Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics aktuell im Fachjournal „PNAS“ (DOI: 10.1073/pnas.1703517114) berichten, könnte das Leben sozusagen huckepack mit durch Asteroiden- und Kometeneinschlägen aus dem Planeten herausgeschlagenen und ins All katapultierten Felsbrocken von einem Planeten zum nächsten gewandert sein – ein Vorgang, der als Panspermie bzw. Lithopanspermie (die interplanetare Übertragung von Leben durch bzw. im Innern von Gesteinen) bezeichnet wird und von dem einige Forscher glauben, dass so ursprünglich auch das Leben vom Mars zur Erde gekommen sein könnte

Laut der Studie ist der Abstand zwischen den TRAPPIST-1-Planeten um bis das Zehnfache geringer als jener zwischen Erde und Mars. Auf diese Weise steigt entsprechend die Effektivität des Materialaustauschs zwischen den Planeten und die Wahrscheinlichkeit für effektive Lithopanspermie im TRAPPIST-System wächst.

Bislang handelt es sich natürlich nur um eine Spekulation und mathematische Berechnungen, denn wir wissen über das TRAPPIST-1-System und seine Planeten noch viel zu wenig, als dass wir auf dortiges Leben schließen könnten. Zudem liefern auch erst die kommenden Teleskopgenerationen die notwendige Leistung, um eventuell Biomarker oder gar das Vorhandensein von Vegetation in dem System nachweisen zu können.

Dann allerdings ließe sich auch die Theorie von Loeb und Ligam überprüfen. So würden beispielsweise gleiche Werte des sog. Red-Edge-Vegetationsindexes, auf eine gemeinsame Herkunft der entsprechenden Pflanzen auf unterschiedlichen Planeten hindeuten.

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Copyright: ESO/Luis Calçada/spaceengine.org
Cambridge (USA) – Es war die astronomische Sensation im Frühjahr 2017: Gleich sieben erdartige Planeten umkreisen den kaum 40 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern TRAPPIST-1 – mindestens drei davon sogar innerhalb dessen habitabler, also lebensfreundlicher Zone. Jetzt haben Exobiologen das System simuliert und zeigen auf, dass Leben – so es auf einem der sieben Planeten entstand – ebenso einfach wie schnell auch auf die anderen TRAPPIST-1-Planeten übergesprungen sein könnte.

Wie Astronomen um Mansavi Ligam und Abraham Loeb vom Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics aktuell im Fachjournal „PNAS“ (DOI: 10.1073/pnas.1703517114) berichten, könnte das Leben sozusagen huckepack mit durch Asteroiden- und Kometeneinschlägen aus dem Planeten herausgeschlagenen und ins All katapultierten Felsbrocken von einem Planeten zum nächsten gewandert sein – ein Vorgang, der als Panspermie bzw. Lithopanspermie (die interplanetare Übertragung von Leben durch bzw. im Innern von Gesteinen) bezeichnet wird und von dem einige Forscher glauben, dass so ursprünglich auch das Leben vom Mars zur Erde gekommen sein könnte

Laut der Studie ist der Abstand zwischen den TRAPPIST-1-Planeten um bis das Zehnfache geringer als jener zwischen Erde und Mars. Auf diese Weise steigt entsprechend die Effektivität des Materialaustauschs zwischen den Planeten und die Wahrscheinlichkeit für effektive Lithopanspermie im TRAPPIST-System wächst.

Bislang handelt es sich natürlich nur um eine Spekulation und mathematische Berechnungen, denn wir wissen über das TRAPPIST-1-System und seine Planeten noch viel zu wenig, als dass wir auf dortiges Leben schließen könnten. Zudem liefern auch erst die kommenden Teleskopgenerationen die notwendige Leistung, um eventuell Biomarker oder gar das Vorhandensein von Vegetation in dem System nachweisen zu können.

Dann allerdings ließe sich auch die Theorie von Loeb und Ligam überprüfen. So würden beispielsweise gleiche Werte des sog. Red-Edge-Vegetationsindexes, auf eine gemeinsame Herkunft der entsprechenden Pflanzen auf unterschiedlichen Planeten hindeuten.

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TRAPPIST-1: System mit sieben erdgroßen Planeten ist älter als das Sonnensystem:

San Diego (USA) – Eine neue Studie bestätigt frühere Vermutungen, wonach das Planetensystem des gerade einmal 40 Lichtjahre entfernten Sterns TRAPPIST-1, in dem gleich sieben erdgroße Planeten ihren Stern innerhalb oder nahe der lebensfreundlichen Zone umkreisen (…GreWi berichtete), älter als unser Sonnensystem ist. Damit könnte zugleich auch die Wahrscheinlichkeit dafür, dass auf den drei potentiell lebensfreundlichen der sieben Planeten nicht nur Leben sondern auch Intelligenz entstanden sein könnte, steigen.

Wie die Forscher um Eric Burgasser von der University of California in San Diego und Eric Mmajek vom Exoplanet Exploration Program am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in einer kommenden Ausgabe des Fachjournals “Astrophysical Journal” erläutern, gingen Astronomen zunächst davon aus, dass das Zentralgestirn des Systems selbst, TRAPIST-1, mindestens 500 Millionen Jahre alt ist. Die neuen Daten weisen der fernen “Sonne von mindestens sieben Planeten” nun ein Alter von mindestens 5,9 bis vielleicht sogar 9,8 Milliarden Jahre zu. Im Vergleich dazu ist unser eigenes Sonnensystem gerade einmal 4,5 Milliarden Jahre alt. Das TRAPPIST-1-System könnte demnach also mehr als doppelt so alt sein, wie unsere Sonne.

Grundlage für die neuen Werte bilden u. a. Beobachtungen der Geschwindigkeit, mit der sich der Stern um die Milchstraße bewegt (ältere Sterne sind in der Regel schneller), seiner chemischen Zusammensetzung und der Anzahl der Sonnenausbrüche (der sog. Flares) während einer Beobachtungsperiode.

Was genau dieses hohe Alter für die Lebensfreundlichkeit der dortigen Planeten bedeutet, darüber sind sich die Wissenschaftler indes selbst noch nicht sicher: Während junge Sterne ihre Planeten in regelmäßigen und vergleichsweise kurzen Abständen mit starker und lebensfeindlicher Strahlung fluten und auch die Umlaufbahnen der Planeten selbst noch instabil sein können, wären die Bahnen von Planeten um ältere Sterne zwar stabil, dafür wären diese Welten aber auch schon deutlich länger der stellaren Strahlung ihrer Sonne ausgesetzt.

Im TRAPPIST-1-System umkreisen drei der sieben Planeten ihren Stern innerhalb dessen sogenannter habitabler Zone, jener Abstandregion also, innerhalb derer ein Planet seinen Stern umkreisen muss, damit aufgrund gemäßigter Temperaturen auf seiner Oberfläche flüssiges Wasser – und damit die Grundlage zumindest des irdischen Lebens – existieren kann. Zugleich könnten aber alle sieben Planeten an ihren Stern rotationsgebunden sein – also ähnlich wie der Erdenmond unserer Erde immer die gleiche Seite zuwenden.

“Unsere neuen Ergebnisse helfen nun dabei, die Entwicklung des TRAPPIST-1-Systems besser zu verstehen, da wir wissen, dass das System schon seit mehreren Milliarden Jahren existiert”, erläutert Burgasser und führt dazu weiter aus: “Das bedeutet, dass die Planeten sich schon über einen sehr langen Zeitraum gemeinsam entwickelt haben, da das System ansonsten schon vor langer Zeit kollabiert wäre.” (…GreWi berichtete)

Da die Planeten also schon sehr lange der stellaren Strahlung des jedoch vergleichsweise ruhigen kalten Zwergsterns ausgesetzt sind, wären Wassermengen ähnlich jenen unserer Erde schon seit langer Zeit vollständig verdampft. Lediglich auf den zwei vom Stern am weitesten entfernten Planeten (g und h) würde es beim errechneten Maximalalter noch Wasser geben.


Grafische Darstellung der sieben Planeten um TRAPPIST-1 (Illu.).
(Um zu einer vergrößerten Bilddarstellung zu gekangen klicken Sie auf die Bildmitte.)
Copyright: NASA/JPL-Caltech

Andererseits bedeutet ein hohes Alter nicht zwangsläufig, dass die Atmosphäre eines Planeten bereits erodiert sein muss. Gerade vor dem Hintergrund, dass die TRAPPIST-1-Planeten eine geringere Dichte als unsere Erde aufweisen, wäre es durchaus möglich, dass sich dort große Speicher flüchtiger Moleküle wie Wasser erhalten haben und eine dichte Atmosphäre speisen, durch die die Planetenoberfläche vor schädlicher Strahlung geschützt wäre. Eine derart dichte Atmosphäre würde auch dabei helfen, die Hitze der stetigen Tagseite der rotationsgebundenen Planeten gleichmäßiger über den gesamten Globus zu verteilen. Zugleich würde sie aber auch das Risiko eines Treibhauseffekts erhöhen, durch den die Atmosphäre irgendwann derart dicht würde, dass sie die Planetenoberfläche (ähnlich wie auf der Venus in unserem Sonnensystem) überhitzen würde.

“Sollte es auf diesen Planeten Leben geben, so vermute ich einmal, dass es wirklich schon einiges mitgemacht hat, da es über Milliarden von Jahren hinweg verschiedenste potentiell lebensfeindliche Szenarien durchlebt hätte”, so Burgasser.

Glücklicherweise verfügen aber massenarme Sterne wie TRAPPIST-1 über Temperaturen und eine Helligkeit, die mehrere Milliarden Jahre relativ konstant sein können. Ihre bislang vermutete Gesamtlebensdauer geht deutlich über das bisherige Alter des Universums selbst (ca. 13,7 Milliarden Jahre) hinaus. Im Vergleich dazu besitzt unsere eigene Sonne eine Lebenserwartung von gerade einmal ca. 10 Milliarden Jahren. “Da Sterne wie TRAPPIST-1 ihren Brennstoff nur sehr langsam verbrauchen, können sie bis zu 900 Mal länger brennen, wie das bisherige Alter des Universums selbst”, so Mamajek.

Von zukünftigen Beobachtungen des Sterns mit den Weltraumteleskopen “Spitzer”, “Hubble” und dessen Nachfolger, dem “James Webb Space Telescope” (JWST), erhoffen sich die Astrophysiker nun weitere Aufschlüsse über eventuell vorhandene Planetenatmosphären, deren Zusammensetzung und die genaue Dichte der TAPPIST-1-Planeten.

© grenzwissenschaft-aktuell.de

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...aneten20170901/

Hubble findet erste Hinweise für Wasser auf Planeten um TRAPPIST-1:

Genf (Schweiz) – Mit dem Weltraumteleskop “Hubble” hat ein internationales Astronomenteam das Planetensystem um den nur 40 Lichtjahre entfernten Stern TRAPPIST-1 untersucht und hier erste Hinweise auf dortiges Wasser entdeckt. Die Daten sprechen dafür, dass es auf einigen der TRAPPIST-1-Planeten heute noch beträchtliche Wassermengen geben und diese damit auch lebensfreundlich sein könnten.

Der Rote Zwergstern TRAPPIST-1 wird von mindestens sieben erdgroßen Planeten umkreist. Drei davon umrunden ihren Stern innerhalb der sogenannten “habitablen Zone” und damit innerhalb jener Abstandsregion, innerhalb derer ein Planet seinen Stern umkreisen muss, damit aufgrund milder Temperaturen flüssiges Wasser – und damit die Grundlage zumindest des irdischen Lebens – auf seiner Oberfläche existieren kann (…GreWi berichtete, siehe Links).

Wie das Team um Vincent Bourrier vom Observatoire de l’Université de Genève aktuell berichten, haben sie den STIS-Spektrografen des Weltraumteleskops “Hubble” genutzt, um die Menge an ultravioletter Strahlung zu untersuchen, die die einzelnen Planeten des Systems erreicht.

“Ultraviolette Strahlung ist ein wichtiger Faktor der atmosphärischen Evolution von Planeten”, erläutert Bourrier. “Wie die ultraviolette Strahlung der Sonne Moleküle in unserer Atmosphäre aufspaltet, so spaltet auch die ultraviolette Strahlung anderer Sterne u.a. Wasserdampf in den Atmosphären von dortigen Exoplaneten (so vorhanden) in Wasserstoff und Sauerstoff auf.”

Während weniger energetische UV-Strahlung Wassermoleküle aufspaltet – ein Vorgang, der als Photolyse bezeichnet wird, heizen energiereichere utraviolette Strahlung (sog. XUV Strahlung) und Röntgenstrahlung die obere Atmosphäre eines Planeten auf und ermöglicht es so des Produkten der Photolyse – also Wasser und Sauerstoff – ins All zu entweichen.

Da Wasserstoffgas sehr leicht ist, kann es sehr leicht der Atmosphäre eines Exoplaneten entfliehen, dabei von Hubble im Umfeld dieser Planeten geortet werden und kann somit als Hinweis auf atmosphärischen Wasserdampf auf diesen Planeten gewertet werden.

Die Menge der von TRAPPISt-1 abgegebenen ultravioletten Strahlung legt nun tatsächlich nahe, dass seine Planeten in Laufe ihrer Existenz bereits gewaltige Mengen an Wasser verloren haben.


Vergleich zwischen unserer Sonne und TRAPPIST-1 (Illu.).
Copyright: ESO

Laut der aktuellen Studie trifft dies tatsächlich und besonders auf die beiden innersten der sieben TRAPPIST-1-Planeten (TRAPPIST-1b und TRAPPIST-1c) zu, da diese die größten Mengen ultravioletter Energie abbekommen: “Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die atmosphärische Flucht eine wichtige Rolle in der Entwicklung dieser Planeten spielt”, kommentiert die Mitautorin der Studie Julien de Wit, von Massachusetts Insititute of Technology (MIT).

Auf die beschriebene Art und Weise könnten diese beiden Planeten in den vergangenen 8 Milliarden Jahren ihrer Existenz mehr als das 20-fache der Wassermassen der irdischen Ozeane verloren haben.

Dementgegen sollten die äußeren Planeten (e, f und g) die den Stern allesamt innerhalb dessen lebensfreundlicher Zone umkreisen, innerhalb dieser Zeit deutlich weniger Wasser verloren haben und dadurch selbst heute noch Wasser auf ihren Oberflächen führen.

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...rreich20180206/

Bern (Schweiz) – Der gerade einmal 40 Lichtjahre entfernte Zwergstern TRAPPIST-1 wird von nicht weniger als sieben in etwa erdgroße Felsplaneten umkreist. Neue Analysen legen jetzt nahe, dass bei einigen dieser Planeten bis zu 5 Prozent ihrer Masse in Form von Wasser vorliegen könnten. Das sind etwa 250 Mal mehr als die Ozeane der Erde.

Wie das Team um Simon Grimm von der Universität Bern aktuell im Fachjournal “Astronomy & Astrophysics” berichtet, haben sie das TRAPPIST-1-System anhand von sehr komplexe Computermodellierungsmethoden auf der Grundlage aller verfügbaren Daten analysiert, darunter sind die Daten der Teleskopen der Europäischen Südsternwarte (ESO), des NASA-Weltraumteleskope “Spitzer” und “Kepler” sowie neuste Daten der fast fertiggestellten SPECULOOS-Anlage am Paranal-Observatorium der ESO in Chile.

“Während die inneren und damit heißeren Planeten, wahrscheinlich eine dichte, aus Wasserdampf bestehende Atmosphäre besitzen, handelt es sich bei den entfernte Planeten vermutlich Eiswelten”, berichtet Grimm und führt dazu weiter aus: “Am erdähnlichsten ist hingegen vermutlich der vierte Planet, zumindest was seine Größe, Dichte und die Menge der Strahlung, die er von seinem Stern erhält anbetrifft. Von den sieben bekannten Planeten des Systems scheint dieser derjenige mit dem größten Gehalt an Gestein zu sein und hat zudem das Potenzial, Wasser in flüssiger Form zu beherbergen.”

Damit legen die Messungen der Dichte der Planeten in Kombination mit Modellen ihrer Zusammensetzung deuten darauf hin, dass die sieben TRAPPIST-1-Planeten keine unfruchtbaren Gesteinswelten sind: “Sie scheinen beträchtliche Mengen an flüchtigem Material zu enthalten, wahrscheinlich Wasser, das in manchen Fällen bis zu 5 Prozent der Masse des Planeten ausmacht – eine gewaltige Menge: Im Vergleich dazu besteht die Erde nur zu etwa 0,02 Massenprozent aus Wasser!”, so die Autoren der neuen Studie.


Die Planeten sind hier im selben Maßstab dargestellt, aber nicht an der korrekten Position relativ zueinander.
Copyright: ESO/M. Kornmesser

Während die Dichte zwar wichtige Hinweise auf die Zusammensetzung der Planeten gibt, sagt aber nichts über die Bewohnbarkeit aus. “Unsere Studie ist jedoch ein wichtiger Schritt nach vorn, da wir weiterhin untersuchen, ob diese Planeten Leben beherbergen könnten”, erläutert Brice-Olivier Demory von der Universität Bern und Ko-Autor der Studie.

Laut den neusten Berechnungen haben TRAPPIST-1b und c, die innersten Planeten, haben wahrscheinlich einen festen Gesteinskern und sind von Atmosphären umgeben, die viel dicker sind als die der Erde. TRAPPIST-1d ist mit etwa 30 Prozent der Masse der Erde der leichteste der Planeten. Die Wissenschaftler sind sich nicht sicher, ob er eine ausgedehnte Atmosphäre, einen Ozean oder eine Eisschicht beherbergt.

Hintergrund: Hubble analysiert TRAPPIST-1
Zeitgleich mit der Analyse der Forscher um Grimm haben US-Astronomen die Ergebnisse einer ersten spektrografische Analyse der Atmosphären der TRAPPIST-1-Planeten mit dem Hubble-Weltraumteleskop im Fachjournal “Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-017-0374-z) veröffentlicht. Die Ergebnisse zeigen, dass zumindest die drei TRAPPIST-1-Planten d, e und f nicht von fluffigen, wasserstoffreichen Atmosphären wie etwa der Neptun unseres Sonnensystems umgeben sind. Stattdessen besitzen sie offenbar kompakte Atmosphäre wie Erde, Venus und Mars.

Weitere Untersuchungen sind nun notwendig, um den Wasserstoffgehalt der Atmosphäre des vierten Planeten (g) zu bestimmten. Wasserstoff ist ein Treibhausgas, das einen sternnahen Planeten einhüllt und ihn bis zur Lebensfeindlichkeit erhitzt.

Überrascht waren die Wissenschaftler darüber, dass TRAPPIST-1e der einzige Planet im System ist, der etwas dichter als die Erde ist, was darauf hindeutet, dass er einen dichteren Eisenkern haben könnte und nicht unbedingt eine dicke Atmosphäre, Ozean oder Eisschicht haben muss. Noch sei unklar, warum TRAPPIST-1e in seiner Zusammensetzung so viel gesteinshaltiger zu sein scheint als der Rest der Planeten. In Bezug auf Größe, Dichte und die Menge der Strahlung, die er von seinem Stern erhält, sei er jedoch der Planet, der unserer Erde am ähnlichsten ist.

TRAPPIST-1f, g und h seien hingegen weit genug vom Mutterstern entfernt, dass Wasser an ihrer Oberfläche zu Eis gefroren sein könnte. Wenn sie dünne Atmosphären haben, enthalten sie wahrscheinlich keine schweren Moleküle wie z.B. Kohlendioxid, das wir auf der Erde finden.

“Es ist interessant, dass die dichtesten Planeten nicht diejenigen sind, die dem Stern am nächsten sind, und dass die kühleren Planeten keine dichten Atmosphären haben können”, bemerkt Caroline Dorn von der Universität Zürich und ebenfalls Ko-Autorin der Studie.


Diese Infografik vergleicht das Planetensystem TRAPPIST-1 mit dem inneren Sonnensystem und den vier galileischen Monden des Planeten Jupiter.
Copyright: NASA/JPL-Caltech

Das TRAPPIST-1-System wird auch in Zukunft im Mittelpunkt intensiver Untersuchungen mit vielen bodengebundenen und weltraumbasierten Einrichtungen stehen, darunter das Extremely Large Telescope der ESO und das “James Webb Space Telescope” von NASA, ESA und CSA.