Barnards Sterns Planeten wirken noch weniger bewohnbar als erwartet

Die nächstgelegenen Welten von Barnards Stern könnten zu den unwirtlichsten in der Sonnenumgebung gehören

Barnards Stern nimmt in der Exoplanetenforschung seit Langem einen besonderen Platz ein. Mit weniger als sechs Lichtjahren Abstand zur Erde ist der kleine Rote Zwerg einer der nächsten stellaren Nachbarn der Sonne, was Planeten um ihn herum ungewöhnlich wichtig macht, um zu verstehen, welche Arten von Welten es in unserer Nähe gibt. In den vergangenen Jahren bestätigten Astronomen vier Planeten in dem System und stellten damit erneut die übliche Frage, die fast jeder Exoplanetenentdeckung folgt: Könnte einer davon bewohnbar sein?

Eine neue, von Universe Today zusammengefasste Studie weist stark in die entgegengesetzte Richtung. Forschende der Universität Cambridge untersuchten die chemische Zusammensetzung von Barnards Stern und leiteten daraus die wahrscheinliche Mineralogie seiner Planeten ab. Ihr Fazit ist eindeutig: Die vier bekannten Planeten sind vermutlich extrem feindlich für Leben, wie wir es verstehen.

Das Problem ist nicht nur, dass diese Planeten einen Roten Zwerg umkreisen. Mehrere unabhängige Hinweise sprechen gleichzeitig gegen sie. Ihre abgeleitete innere Zusammensetzung ist schlecht für die Wasserspeicherung geeignet, ihre Bahnen bringen sie ihrem Stern sehr nahe, und ihre lange Bestrahlung hat vermutlich die Atmosphären abgetragen, die sie einst gehabt haben könnten.

Ein stellare Fingerabdruck kann das wahrscheinliche Innere eines Planeten offenbaren

Da Astronomen einen Exoplaneten in der Regel nicht direkt beproben können, arbeiten sie oft vom Stern zurück zur Chemie des Planeten. Sterne und Planeten entstehen aus demselben Urmaterial, daher kann die Häufigkeit von Elementen in einem Stern Hinweise auf die felsigen Welten liefern, die sich um ihn herum gebildet haben.

Bei Barnards Stern fanden die Forschenden einen ungewöhnlich hohen Magnesiumgehalt. Das ist wichtig, weil es auf Planeten hindeutet, die reich an magnesiumhaltigen Mineralen sind, darunter Periklas, also Magnesiumoxid. Auf der Erde kommt Periklas tief unter der Oberfläche vor, doch die Studie legt nahe, dass es auf den Planeten von Barnards Stern deutlich prominenter sein könnte.

Das ist vor allem aus einem Grund bedeutend: Wasser. Laut der im Ausgangsartikel beschriebenen Forschung ist Periklas nicht besonders gut darin, Wasser zu speichern. Die Bewohnbarkeit der Erde hängt zum Teil von Mineralen ab, die Wasser im Inneren des Planeten binden und an langfristigen geologischen Kreisläufen teilnehmen können. Wenn die Planeten von Barnards Stern von Mineralen dominiert werden, die dazu weniger in der Lage sind, könnten sie von Anfang an weniger Möglichkeiten gehabt haben, Wasser über geologische Zeiträume zu bewahren.

Das schließt nicht automatisch alle Formen von Bewohnbarkeit aus. Aber es nimmt eines der stabilisierenden Merkmale weg, die einen felsigen Planeten vielversprechender machen. Anders gesagt: Schon bevor man das Verhalten des Sterns berücksichtigt, könnten diese Welten aus weniger günstigen Materialien entstanden sein.

Zu nah an einem unruhigen Roten Zwerg

Das zweite große Problem ist die Umlaufdistanz. Die vier Planeten umkreisen Barnards Stern nur in etwa 1 bis 4 Prozent des Erde-Sonne-Abstands, wie im Quelltext angegeben. Damit liegen sie extrem nah an ihrem Heimatstern.

Solch enge Bahnen bedeuten wahrscheinlich, dass die Planeten gebunden rotieren, wobei eine Hemisphäre dauerhaft zum Stern zeigt und die andere in ständiger Dunkelheit liegt. Gebundene Rotation ist nicht zwangsläufig tödlich für die Bewohnbarkeit; einige Forschende haben argumentiert, dass dicke Atmosphären oder Ozeane Wärme verteilen könnten. Doch diese Möglichkeiten helfen weit weniger, wenn die Atmosphäre schwach ist oder ganz verschwunden.

Die Studie argumentiert, dass die Planeten auf ihrer Tagseite praktisch während ihrer gesamten Geschichte unerbittlicher Bestrahlung ausgesetzt waren. Barnards Stern wird im Bericht auf etwa 10 Milliarden Jahre Alter geschätzt, was dem System eine gewaltige Zeitspanne für stellare Strahlung und Flares gibt, um Atmosphärengase zu erodieren. Selbst wenn die Planeten einst Atmosphären besaßen, legt die neue Arbeit nahe, dass sie diese möglicherweise nur etwa zwei Milliarden Jahre lang halten konnten, bevor sie verloren gingen.

Dieser Zeitrahmen ist wichtig. Zwei Milliarden Jahre sind im menschlichen Maßstab lang, aber in der planetaren Entwicklung reicht das womöglich nicht aus, um gemäßigte, stabile Oberflächenbedingungen für jene Art von Biosphäre zu bewahren, die die meisten Astrobiologen zu finden hoffen. Ohne eine ausreichende Atmosphäre wird es schwerer, Oberflächenwasser zu halten, die Temperaturschwankungen werden extremer, und der Schutz vor Strahlung nimmt drastisch ab.

Warum das über ein einzelnes nahes System hinaus wichtig ist

Das Ergebnis korrigiert eine verbreitete öffentliche Annahme über Exoplaneten: Nähe ist nicht gleich vielversprechend. Barnards Stern ist nah, und seine Planeten sind real, aber Nähe allein macht eine Welt nicht zu einem guten Ziel bei der Suche nach Leben.

Tatsächlich könnte das System von Barnards Stern zu einer wichtigen Fallstudie dafür werden, warum viele kompakte Systeme roter Zwerge schlechte Analogien zur Erde sind. Rote Zwerge sind in der Galaxie häufig und relativ leicht Orte, um kleine Planeten zu entdecken, weshalb sie viele Exoplanetenkataloge dominieren. Das hat sie zentral für die Beobachtungsstrategie gemacht. Wenn jedoch ein beträchtlicher Teil ihrer felsigen Planeten trocken, gebunden rotierend und atmosphärenlos ist, sind die am leichtesten erreichbaren Ziele womöglich nicht die biologisch interessantesten.

Die Ergebnisse zeigen auch, wie sehr die Exoplanetenforschung heute von der Verbindung verschiedener Disziplinen abhängt. Es geht längst nicht mehr nur darum, eine Wackelbewegung oder einen Transit zu entdecken und einen weiteren Himmelskörper in eine Datenbank einzutragen. Bewohnbarkeitsabschätzungen verknüpfen zunehmend stellare Spektroskopie, Mineralphysik, Modellierung des atmosphärischen Entweichens und Orbitaldynamik zu einem vollständigeren Planetporträt.

Gerade für nahe Systeme ist dieser mehrschichtige Ansatz wertvoll. Barnards Stern wird weiter Aufmerksamkeit erhalten, weil er nah genug bleibt, um ein erstklassiges Ziel für detailliertere Folgebeobachtungen zu sein. Zukünftige Instrumente könnten die Planetenmassen präzisieren, nach Spuren von Atmosphären suchen oder Oberflächenbedingungen besser eingrenzen. Doch vorerst deutet die im neuen Studium beschriebene Evidenz auf ein System hin, das wissenschaftlich reich, biologisch aber entmutigend ist.

Diese Unterscheidung ist wichtig. Ein Planet muss nicht bewohnbar sein, um wichtig zu sein. Die Welten von Barnards Stern könnten Forschenden helfen zu verstehen, was mit kleinen felsigen Planeten geschieht, die um magnesiumreiche Sterne entstehen und über Milliarden Jahre in engen Bahnen um Rote Zwerge kreisen. Sie könnten zeigen, wie Atmosphären verloren gehen, wie sich planetare Innere von der Erde unterscheiden und wie oft scheinbar günstige nahe Systeme sich als hart erweisen.

In diesem Sinn bleibt Barnards Stern eine Fundgrube, nur nicht in der Weise, die sich die Öffentlichkeit meist erhofft. Statt eine nahe zweite Erde zu bieten, könnte er etwas für die Wissenschaft ebenso Nützliches liefern: ein detailliertes Beispiel dafür, wie felsige Planeten den Test der Bewohnbarkeit nicht bestehen.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Universe Today. Zum Originalartikel.