Exoplanetare „Terminatorzonen“ haben laut Studie das Potenzial, außerirdisches Leben zu unterstützen

Felsige Exoplaneten, die rote Zwergsterne (M-Zwerge) umkreisen, gehören zu den vielversprechendsten und am häufigsten vorkommenden astronomischen Zielen für die Erkennung bewohnbarer Klimazonen. Planeten in der bewohnbaren Zone der Roten Zwerge drehen sich wahrscheinlich synchron, so dass Astronomen mit erheblichen Tag-Nacht-Temperaturunterschieden und möglicherweise eingeschränkter Bewohnbarkeit rechnen. Frühere Studien konzentrierten sich auf Szenarien, in denen die teilweise Bewohnbarkeit auf die substellare oder „Augen“-Region beschränkt ist, aber in einem neuen Artikel untersuchen die University of California, Irvine-Astronomin Ana Lobo und Kollegen die Möglichkeit von Planeten mit Terminator-Bewohnbarkeit, definiert durch die Existenz von ein bewohnbares Band am Übergang zwischen einer sengenden Tagseite und einer eisigen Nachtseite. Unter Verwendung eines globalen Klimamodells zeigen sie, dass es für wasserbegrenzte Exoplaneten möglich ist, sengende Temperaturen im „Auge“ und eisige Temperaturen auf der Nachtseite zu haben, während in der Terminatorregion aufgrund des reduzierten atmosphärischen Energietransports ein gemäßigtes Klima aufrechterhalten wird.

„Diese Planeten haben eine permanente Tagseite und eine permanente Nachtseite“, sagte Dr. Lobo.

„Solche Planeten sind besonders häufig, weil sie um Sterne herum existieren, die etwa 70 % der am Nachthimmel sichtbaren Sterne ausmachen – sogenannte M-Zwergsterne, die relativ dunkler sind als unsere Sonne.“

„Der Terminator ist die Trennlinie zwischen der Tag- und der Nachtseite des Planeten. Terminatorzonen könnten in dieser „genau richtigen“ Temperaturzone zwischen zu heiß und zu kalt existieren.“

„Sie wollen einen Planeten, der genau die richtige Temperatur für flüssiges Wasser hat, denn flüssiges Wasser ist, soweit Wissenschaftler wissen, ein wesentlicher Bestandteil des Lebens.“

Auf den dunklen Seiten von Terminator-Exoplaneten würde die ewige Nacht zu sinkenden Temperaturen führen, die dazu führen könnten, dass Wasser zu Eis gefroren wird.

Die Seite des Planeten, die immer seinem Stern zugewandt ist, könnte zu heiß sein, als dass Wasser lange im Freien bleiben könnte.

„Dies ist ein Planet, auf dem die Tagseite sengend heiß sein kann, weit jenseits der Bewohnbarkeit, und die Nachtseite eiskalt und möglicherweise mit Eis bedeckt sein wird. Sie könnten große Gletscher auf der Nachtseite haben“, sagte Dr. Lobo.

Dr. Lobo und Kollegen modellierten das Klima von Terminatorplaneten mit einer Software, die normalerweise zur Modellierung des Klimas unseres eigenen Planeten verwendet wird, jedoch mit einigen Anpassungen, einschließlich der Verlangsamung der Planetenrotation.

Es wird angenommen, dass Astronomen zum ersten Mal zeigen konnten, dass solche Planeten ein bewohnbares Klima aufrechterhalten können, das auf diese Terminatorregion beschränkt ist.

In der Vergangenheit haben Forscher bei ihrer Suche nach Kandidaten für Bewohnbarkeit hauptsächlich ozeanbedeckte Exoplaneten untersucht.

Aber jetzt, da die Autoren gezeigt haben, dass Terminatorplaneten auch lebensfähige Zufluchtsorte für Leben sind, erweitern sich die Möglichkeiten, aus denen lebensjagende Astronomen wählen müssen.

„Wir versuchen, die Aufmerksamkeit auf wasserbegrenztere Planeten zu lenken, die, obwohl sie keine weit verbreiteten Ozeane haben, Seen oder andere kleinere Gewässer mit flüssigem Wasser haben könnten, und diese Klimazonen könnten tatsächlich sehr vielversprechend sein“, sagte Dr. Lobo.

„Ein Schlüssel zum Ergebnis war, genau zu bestimmen, welche Art von Planeten in der Terminatorzone flüssiges Wasser zurückhalten kann.“

„Wenn der Planet größtenteils mit Wasser bedeckt ist, dann würde das dem Stern zugewandte Wasser wahrscheinlich verdunsten und den gesamten Planeten mit einer dicken Dampfschicht bedecken. Aber wenn es Land gibt, sollte dieser Effekt nicht auftreten.“

Die Ergebnisse erscheinen in der Astrophysikalische Zeitschrift.

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Ana H. Lobo et al. 2023. Terminator Habitability: The Case for Limited Water Availability on M-dwarf Planets. ApJ 945, 161; zwei: 10.3847/1538-4357/aca970