Astronomen sind zu dem Schluss gekommen, dass der Planet Kepler-13A b Titanoxid und Vanadiumoxid schneit, 1.730 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Modellierung hat gezeigt, dass dieses Phänomen nur auf der Nachtseite eines Himmelskörpers beobachtet wird, wo fallende Schneeflocken in eine "Kühlfalle" fallen. Der Artikel wurde im Astronomical Journal veröffentlicht.
Der Planet Kepler-13A b im Sternbild Lyra wurde 2011 von Wissenschaftlern entdeckt. Es gehört zur Klasse der heißen Jupiter und hat eine fast dreitausendfache Masse wie die Erde. Aufgrund der Tatsache, dass sich der Planet zu nahe an seinem Mutterstern befindet, steht er ihm immer gegenüber - dies wird als Gezeitenerfassung bezeichnet. Infolgedessen erwärmt sich die Tagesseite des Planeten auf sehr hohe Temperaturen, etwa 2,75 Tausend Kelvin. Gleichzeitig bleibt die Nachtseite von Kepler-13A b immer kalt, und dort liegt, wie Wissenschaftler festgestellt haben, Titanoxidschnee.
Es ist bekannt, dass die Temperatur der Erdatmosphäre mit zunehmender Höhe ungleichmäßig abnimmt. In der Stratosphäre gibt es eine Inversionsregion, in der die Temperaturen im Gegensatz dazu zu steigen beginnen, bevor sie in höheren Lagen weiter fallen. Gleiches gilt für heiße Jupiter, deren Tagesseite auf mehr als 2,5 Tausend Kelvin erwärmt ist. Es wird angenommen, dass Titanoxid (TiO, nicht zu verwechseln mit Titandioxid TiO2 - dem Hauptbestandteil von Sonnenschutzmitteln) und Vanadium (II) oxid in der Gashülle dieser Planeten vorhanden sind, die das Licht des Muttersterns absorbieren und es dann wieder emittieren und den umgebenden Raum erwärmen. Es stellte sich jedoch heraus, dass sich die Atmosphäre von Kepler-13A b gleichmäßig abkühlt - dies ist nicht typisch für diese Klasse von Exoplaneten.
Die Autoren der Arbeit führten Beobachtungen im nahen Infrarotbereich mit der Weitfeldkamera 3 am Hubble-Weltraumteleskop durch. Außerdem verwendeten sie Daten aus dem Kepler-Weltraumteleskop. Infolgedessen konnten die Wissenschaftler keine Anzeichen einer Temperaturinversion feststellen, die in der Kepler-13A b-Gashülle hätte beobachtet werden müssen.
Die Forscher haben ein Modell erstellt, das das Verhalten der Planetenatmosphäre erklärt. Es stellte sich heraus, dass sich Titanoxid höchstwahrscheinlich in einer Kühlfalle auf der Nachtseite befindet. Starke Winde auf Kepler-13A b transportieren gasförmige Materie von einem Teil des Planeten zum anderen. Wenn Titanoxid und Vanadiumoxid auf die Nachtseite treffen, kristallisieren sie und sammeln sich in Wolken. Die starke Schwerkraft des Himmelskörpers - sechsmal so hoch wie die des Jupiter - zieht ungewöhnlichen Schnee an und zwingt ihn, in die untere Atmosphäre zu sinken. Dort fällt er in eine Kältefalle, die ihn in der dunklen Hälfte des Planeten hält.
Die Beobachtungen von Wissenschaftlern stützen die Theorie, dass die Schwerkraft heißer Gezeitenplaneten vertikale Kältefallen erzeugen kann. „Die meisten bekannten heißen Jupiter haben wahrscheinlich Niederschläge, aber die Schwerkraft dieser Riesen ist nicht so stark wie bei Kepler-13A b. Der Titanoxidschnee gelangt nicht in die untere Atmosphäre und wird zur Tagesseite zurücktransportiert, wo er verdampft und wieder in Gas umgewandelt wird “, kommentiert einer der Autoren der Arbeit.
Kältefallen sind auch im Sonnensystem zu finden, obwohl sie von einem anderen Typ sind. Auf dem Zwergplaneten Ceres sind dies Krater, in denen laut Wissenschaftlern Ablagerungen von Wassereis versteckt sind. Ähnliche "Kältefallen" finden sich auch in der Nähe der Mondpole.
Christina Ulasovich
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