Seit der Entdeckung der ersten extrasolaren Planeten Anfang der 1990er Jahre haben Astronomen hunderte solcher Himmelskörper entdeckt, die potenziell lebensfreundliche Bedingungen bieten könnten. Denn sie umkreisen ihre Sterne in der habitablen Zone – dem Bereich, in dem das Klima die Existenz von flüssigem Wasser auf der Planetenoberfläche erlaubt. Gerade in unserer kosmischen Nachbarschaft kreisen etliche solcher “Erdzwillinge” um Rote Zwergsterne, darunter der uns nächste Exoplanet Proxima Centauri b, aber auch die sieben potenziell lebensfreundlichen des rund 40 Lichtjahre entfernten Sterns Trappist-1. Doch ob es auf diesen Welten tatsächlich Wasser gibt, konnten Forscher bisher nur vermuten. Denn dafür müssen Astronomen die spektrale Signatur von Wasser in dem Licht nachweisen, das vom Stern aus durch die Planetenatmosphäre strahlt, wenn dieser vor dem Stern vorüberzieht. Die Wassermoleküle in der Atmosphäre absorbieren dann spezielle Anteile dieses Lichts und dies wird im Lichtspektrum sichtbar. Bisher jedoch war dies nur bei heißen, relativ großen Exoplaneten gelungen – erdähnliche Planeten in der habitablen Zone sind zu klein und oft zu weit entfernt von ihrem Stern.
Eindeutige Signatur von Wasser
Doch jetzt haben Angelos Tsiaras und sein Team vom University College London genau dies geschafft. Für ihre Studie nahmen sie den 110 Lichtjahre entfernten Planeten K2-18b mit dem Weltraumteleskop Hubble ins Visier. Diese Supererde umkreist ihren Roten Zwergstern in der habitablen Zone, daher ist ihr Klima potenziell lebensfreundlich. Auf seiner engen Umlaufbahn um den Stern erhält der Planet mit der achtfachen Masse der Erde etwa genauso viel Strahlung wie die Erde. Den Forschern gelang es, während acht Transits von K2-18b die Lichtspektren seiner Gashülle einzufangen. Diese analysierten sie dann auf Molekül- und Elementsignaturen hin.
Die Spektralanalysen ergaben: In der Gashülle von K2-18b gibt es sowohl Wasser als auch Wasserstoff und Helium. Die Signaturen für diese Substanzen konnten die Forscher mit hoher Signifikanz belegen. “Dies ist die erste Atmosphäre um eine Supererde in der habitablen Zone, die wir mit einer so großen Verlässlichkeit bestimmt haben”, konstatieren die Astronomen. Damit ist klar, dass es in der Atmosphäre dieses potenziell lebensfreundlichen Exoplaneten Wasserdampf gibt und möglicherweise auch flüssiges Wasser auf der Oberfläche. Wie die Astronomen mithilfe von Modellen ermittelten, könnte der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre von K2-18b entweder zwischen 20 und 50 Prozent liegen oder, im Falle einer Stickstoffbeimischung oder dichten Wolken, zwischen 0,01 und 12,5 Prozent.
