Laut den Forschern ist es im weiten Raum unserer Galaxie möglich, terrestrische Planeten leicht zu identifizieren.
Gibt es eine zweite Erde im Universum? Unser Wissen über Planetensysteme wächst ständig, da neue Technologien die Beobachtungsmöglichkeiten verbessern. Bis heute wurden bereits etwa viertausend Planeten außerhalb des Sonnensystems entdeckt. Ihre Massen und Radien können verwendet werden, um die durchschnittliche Dichte zu bestimmen, nicht jedoch die genaue chemische Zusammensetzung und Struktur. Somit bleibt die faszinierende Frage offen, wie Exoplaneten aussehen.
„Theoretisch können wir verschiedene Zusammensetzungen annehmen, wie zum Beispiel eine Welt, die nur aus Wasser besteht, oder vollständig felsige Exoplaneten mit einer Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium, und berechnen, welche Radien solche Planeten haben könnten“, erklärt Michael Lozovsky, Ph. D. aus der Gruppe von Professor Ravit Helling am Institut für Computerwissenschaft der Universität Zürich (Schweiz).
Begrenzung der Zusammensetzung der Planeten
Wissenschaftler haben Datenbanken und statistische Werkzeuge verwendet, um Exoplaneten und ihre Atmosphären zu charakterisieren. Planetensysteme sind weit verbreitet, jedoch erlaubten direkt gemessene Daten den Forschern bisher nicht, ihre genaue Struktur zu bestimmen, da unterschiedliche Zusammensetzungen zu derselben Masse und demselben Radius führen können. Um die Genauigkeit der Daten zu verbessern, untersuchte das Forscherteam auch die mutmaßliche innere Struktur, Temperatur und das Reflexionsvermögen von 83 der bekannten Planeten, für die Massen und Radien gut definiert sind.
Exoplanet 55 Cancri e im Vergleich zur Erde.
„Wir haben statistische Analysen verwendet, um die Grenzen möglicher Zusammensetzungen zu bestimmen. Mithilfe einer Datenbank detektierter Exoplaneten haben wir festgestellt, dass jede theoretische Planetenstruktur einen „Schwellenradius“hat, ab dem es keine Planeten einer bestimmten Zusammensetzung mehr geben kann “, erklärt Michael Lozovsky.
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Ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung des Schwellenradius ist die Anzahl der Elemente in der Gasschicht, die schwerer als Helium sind, der Prozentsatz an Wasserstoff und Helium und die Verteilung der Elemente in der Atmosphäre.
Super-Erden und Min-Neptuns
Forscher des Institute of Computational Science haben herausgefunden, dass Planeten mit einem Radius von weniger als 1,4 Erdradius terrestrisch sein können und Exomere mit einem Radius über dieser Schwelle einen höheren Anteil an Silikaten oder anderen leichten Materialien enthalten. Die meisten Planeten mit einem Radius über 1,6 Erdradius sollten zusätzlich zu ihrem felsigen Kern eine Schicht aus Wasserstoffgas oder Wasser aufweisen, während Exoplaneten, die 2,6-mal so groß wie die Erde sind, keine Wasserwelten sein sollten und daher von einer dichten Atmosphäre umgeben sein können … Es wird erwartet, dass Planeten mit Radien größer als 4 Erdradien gasförmig sind und mindestens 10 Prozent Wasserstoff und Helium enthalten, ähnlich wie Uranus und Neptun.
Exoplaneten gegen Erde, Merkur und Neptun.
Die Forschungsergebnisse liefern neue Einblicke in die Entwicklung und Vielfalt von Exoplaneten. Eine besonders interessante Schwelle betrifft den Unterschied zwischen großen erdähnlichen Planeten, auch Supererden genannt, und kleinen Gasplaneten, auch Minineptuns genannt. Laut Forschern ist die Grenze dreimal so groß wie der Radius der Erde. So ist es im weiten Raum unserer Galaxie unterhalb dieser Schwelle möglich, erdähnliche Planeten ohne große Schwierigkeiten zu finden.
