Mithilfe von Daten des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA haben Astronomen Wolken aus Silikat oder Sand in der Atmosphäre eines nahegelegenen Exoplaneten oder Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt.
WASP-107b – 200 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jungfrau – ist eine einzigartige Gaswelt, die einen Stern umkreist, der etwas kühler und weniger massereich als unsere Sonne ist.
Was ihn ungewöhnlich macht, ist, dass er eine Masse hat, die etwa der Größe von Neptun entspricht, jedoch näher an der des Jupiters liegt, dessen Durchmesser fast dreimal größer ist.
Dies, so das Team, mache WASP-107b im Vergleich zu den in unserem Sonnensystem vorkommenden Gasriesen etwas „flauschiger“, erlaubt uns aber auch, 50-mal tiefer in seine Atmosphäre zu blicken.
Bei der Analyse von Webbs Daten fanden die Forscher nicht nur Silikatwolken, sondern auch Wasser und das giftige Gas Schwefeldioxid, allesamt in einer dynamischen Atmosphäre enthalten, in der das Material kräftig zirkuliert – auch durch Regen aus Sand.
Die Studie wurde von der Astrophysikerin Leen Decin von der KU Leuven in Belgien und ihren Kollegen durchgeführt und stützte sich dabei auf Beobachtungen des Mittelinfrarot-Instruments auf Webb, denen das Team zuschreibt, dass sie unsere Erforschung von Exoplaneten „revolutioniert“ haben.
Wenn es um WASP-107b geht, sagte Decin theaktuellenews„Es gibt kein Analogon.“ [……] in unserem eigenen Sonnensystem.
„Darüber hinaus haben wir gesehen, dass die chemischen Wege zur Bildung bestimmter Moleküle und fester Sandpartikel völlig anders sind als das, was wir hier auf der Erde kennen.“
„Nur wenn wir unseren Geist öffnen und die Terra incognita außerirdischer chemischer Prozesse erforschen, können wir verstehen, was in der Atmosphäre dieses extremen Planeten geschieht.“
Das Vorhandensein der Wolken so hoch oben in der Atmosphäre von WASP-107b stellte die Forscher vor ein gewisses Rätsel.
So wie Wasser bei niedrigen Temperaturen in der Erdatmosphäre gefriert, können Silikatpartikel – wir könnten Sand nennen – ausfrieren und in der oberen Atmosphäre gasförmiger Welten, wo die Temperaturen 1.832 Fahrenheit (1.000 Grad Celsius) erreichen, Wolken bilden.
Da die äußere Atmosphäre von WASP-107b jedoch nur etwa 500 Grad Celsius warm ist, hatten Wissenschaftler erwartet, dass sich die Silikatwolken tiefer in der Atmosphäre bilden würden, wo die Temperaturen wesentlich höher sind, und nicht in den äußeren Schichten.
Michiel Min, Mitautor der Studie und Astronom an der Universität Amsterdam, sagte in einer Erklärung: „Die Tatsache, dass wir diese Sandwolken hoch oben in der Atmosphäre sehen, muss bedeuten, dass die Sandregentröpfchen in tieferen, sehr heißen Schichten verdampfen.“
„Der entstehende Silikatdampf wird effizient wieder nach oben befördert, wo er erneut kondensiert und erneut Silikatwolken bildet.
„Das ist dem Wasserdampf- und Wolkenkreislauf auf unserer eigenen Erde sehr ähnlich, allerdings mit Tröpfchen aus Sand.“
Die Analyse des Teams ergab außerdem, dass die Atmosphäre von WASP-107b sowohl Wasser als auch Schwefeldioxid enthält – das Gas, das verbrannten Streichhölzern ihren charakteristischen Geruch verleiht.
Wissenschaftler haben vorhergesagt, dass diese Verbindung in der Nähe von WASP-107b gefunden werden würde, aber dies ist das erste Mal, dass das Gas dort entdeckt wurde.
Die Forscher erklärten, dass die flauschige Beschaffenheit des Planeten für die Bildung des Schwefeldioxids verantwortlich sei.
Auch wenn der Wirtsstern von WASP-107b kühl ist und eine relativ begrenzte Anzahl hochenergetischer Photonen freisetzt, sind sie dennoch in der Lage, tief in die Atmosphäre des Planeten einzudringen und Schwefeldioxid erzeugende Reaktionen anzutreiben.
Nachdem die erste Studie abgeschlossen ist, analysiert das Team weiterhin Exoplaneten anhand der vom Webb-Teleskop gesammelten Daten. Obwohl diese Bemühungen noch andauern, so Decin abschließend, „ist es klar, dass viele neue Überraschungen und neue Erkenntnisse folgen werden!“
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.
