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Flüssiges Wasser auf Monden sternenloser Planeten

Monde sternenloser Planeten können eine Atmosphäre haben und flüssiges Wasser speichern. Münchner Astrophysiker haben berechnet, dass die Wassermenge ausreicht, um Leben auf diesen wandernden Mond-Planeten-Systemen zu ermöglichen und zu erhalten.

Auf Monden freischwebender Planeten kann flüssiges Wasser existieren. Bild: Tommaso Grassi/LMU

Wasser ist ein Lebenselixier. Aus ihm entstand auf der Erde Leben und gleichzeitig erhält es das Leben aufrecht. Daher suchen Wissenschaftler nach anderen Wasservorkommen im Universum. Jenseits der Erde konnte allerdings die Existenz von Flüssigwasser noch nicht direkt belegt werden. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass einige Monde in unserem äußeren Sonnensystem unter ihrer Oberfläche Ozeane aus flüssigem Wasser beherbergen könnten. Dazu gehören beispielsweise der Saturnmond Enceladus und die Jupitermonde Ganymed, Kallisto und Europa – wie sieht es aber mit Wasservorkommen auf Monden außerhalb unseres Sonnensystems aus?

Die Physiker des Exzellenzclusters ORIGINS, Prof. Barbara Ercolano und Dr. Tommaso Grassi von der LMU München, untersuchten daher in Kooperation mit der University of Concepsion in Chile mit mathematischen Methoden, ob sich Wasser auf einem Mond bilden kann, der einen freischwebenden Planeten (FFP) umkreist. Ein FFP (free-floating planet) bezeichnet einen Planeten, der von einem Stern losgelöst ist und in der Galaxie umherwandert.

Mehr als 100 Milliarden nomadenhafte Planeten

Und von diesen FFPs gibt es viele. Konservative Schätzungen legen nahe, dass es in der Milchstraße mindestens einen sternenlosen Planeten von der Größe des Jupiters pro Stern geben könnte. Bei weit über 100 Milliarden Sternen in unserer Galaxie wandern demnach weit mehr als 100 Milliarden solcher Planeten umher.

Das Ergebnis der Berechnungen zeigt, dass die Wassermenge auf einem erdgroßen Mond rund ein zehntausendstel kleiner ist als in den Ozeanen der Erde, aber hundertfach so groß ist wie die Menge an Wasser in der Erdatmosphäre. Diese Menge an Wasser reicht aus um das Leben zu ermöglichen und zu erhalten.

Das Modell für die Berechnungen der Wissenschaftler besteht aus einem erdgroßen Mond, der um einen jupitergroßen Planeten kreist. Diese umherwandernden Mond-Planetensysteme leben quasi „in der Dunkelheit", da sie weit von relevanten stellaren Objekten entfernt sind. Als „chemischer Antrieb“ und als Wärmequelle kann daher keine Sonne dienen, wie es bei unserer Erde der Fall ist.

Kosmische Strahlung und Gezeitenkräfte übernehmen das Ruder

Vielmehr übernimmt in dem Modell der Forscher die kosmische Strahlung den chemischen Antrieb, der notwendig ist, um molekularen Wasserstoff und Kohlendioxid in Wasser und andere Produkte umzuwandeln. Als Wärmequelle fungieren die Gezeitenkräfte, die der Planet auf den Mond ausübt. Sie erzeugen genügend Energie, um das Wasser in flüssiger Struktur zu erhalten. Die zu 90 Prozent aus Kohlendioxid bestehende Atmosphäre speichert mit Hilfe des Treibhauseffekts einen Großteil der Wärme auf dem Mond.


Originalpublikation:
Presence of water on exomoons orbiting free-floating planets: a case study. In: International Journal of Astrobiology, 8. Juni 2021.
DOI: https://doi.org/10.1017/S1473550421000173


Kontakt:
Prof. Dr. Barbara Ercolano
Ludwig-Maximilians-Universität München / Exzellenzcluster ORIGINS
Tel.: +49 89 2180-6974
E-Mail: ercolano(at)usm.lmu.de

Dr. Tommaso Grassi
Ludwig-Maximilians-Universität München / Exzellenzcluster ORIGINS
Tel.: +49 89 2180-9279
E-Mail: tgrassi(at)usm.lmu.de