Astronomie: Wie Riesenplaneten die Entstehung von Leben stören

Große Planeten könnten die Entwicklung von Leben auf kleineren Planeten beeinträchtigen oder sogar verhindern. Zwei Planetensysteme im Weltall lassen den Schluss zu.

Artikel veröffentlicht am 1. November 2023, 13:34 Uhr, Patrick Klapetz

Künstlerische Darstellung des Planeten GJ 357 d. (Bild: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith)

Die Anziehungskraft von massereichen Planetensystemen hat auf erdähnliche Nachbarn aus der bewohnbaren beziehungsweise habitablen Zone gravierenden Einfluss. Ergebnisse zu dieser These stellt der Astrophysiker Stephen Kane in zwei aktuellen Veröffentlichungen vor. Dafür hat er sich die Planetensysteme HD 141399 und GJ 357 angeschaut. 

Jupiter dient der Erde als Schutzschild. Dessen enormes Gravitationsfeld lenkt Kometen und Asteroiden ab, die andernfalls die Erde treffen könnten. Somit trägt er zu einem stabilen Umfeld für die Entstehung und den Erhalt von Leben auf der Erde bei. Die Anziehungskräfte Jupiters und der Sonne würden unentwegt an der Erde ziehen, wenn es den stabilisierenden Mond nicht gäbe.

Kane zeigt, dass Riesenplaneten in anderen Sternsystemen das Leben auf kleineren, felsigen Nachbarplaneten nicht unbedingt positiv beeinflussen; sie sorgen vielmehr für Chaos.

Das Planetensystem vom Stern HD 141399

HD 141399 befindet sich in 121 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Bärenhüter. Die Oberflächentemperatur des Hauptreihensterns der Spektralklasse K (Oranger Zwerg) beträgt 5.602 Kelvin. Damit ist dieser Stern ungefähr so warm wie unsere Sonne (5.772 Kelvin). Allerdings ist HD 141399 mit schweren Elementen angereichert.

Im Gegensatz zu den meisten anderen bekannten Sonnensystemen sind die vier Riesenplaneten von HD 141399 weiter von ihrem Stern entfernt. Dies macht ihn zu einem guten Modell für den Vergleich mit unserem Sonnensystem, in dem Jupiter und Saturn ebenfalls relativ weit von der Sonne entfernt sind. "Es ist, als ob die vier wie Abrissbirnen wirken und alles aus dem Gleichgewicht bringen", erklärt Kane.

Mithilfe mehrerer Simulationen analysierte Kane die Auswirkungen der vier Giganten auf die kleineren Gesteinsplaneten in dem System. Eine mögliche Erde kann in der bewohnbaren Zone von HD 141399 eine stabile Umlaufbahn haben, das sei jedoch unwahrscheinlich. "Es gibt nur wenige Bereiche, in denen die Anziehungskraft der Riesen einen Gesteinsplaneten nicht aus dessen Umlaufbahn stoßen und direkt aus der Zone fliegen lassen würde", heißt es in der Studie. 

Somit scheinen Riesenplaneten außerhalb der bewohnbaren Zone die Chance auf Leben zu zerstören. Ähnliches zeigt sich in Kanes zweiter Arbeit, die er mit der Assistenzprofessorin Tara Fetherolf schrieb. 

Das Sternsystem GJ 357 und das fehlende Leben

Das Sternsystem GJ 357, auch Gliese 357 genannt, ist 31 Lichtjahre entfernt und Teil der Hydra-Konstellation (Sternbild Wasserschlange). Es besteht aus einem Hauptreihenstern vom Typ M (Roter Zwerg) mit einer ungewöhnlich geringen Sternfleckenaktivität.

Frühere Studien ergaben, dass sich der Exoplanet GJ 357 d in der bewohnbaren Zone des Systems befindet. GJ 357 d umfasst die etwa sechsfache Masse der Erde und wird als Supererde bezeichnet. Laut dem Forschungsteam ist die Masse von GJ 357 d wahrscheinlich größer. 

"Es ist möglich, dass GJ 357 d eine Masse von zehn Erdmassen hat, das bedeutet, dass man auf dem Planeten wahrscheinlich kein Leben fände. Zumindest wäre er nicht in der Lage, Leben, wie wir es kennen, zu beherbergen", heißt es in der Studie. Laut der zwei Forscher verhindert GJ 357 d aufgrund der enormen Masse, dass sich weitere erdähnliche Planeten in der bewohnbaren Zone neben ihm aufhalten.

Zwar gibt es auch in der bewohnbaren Zone dieses Systems einige Regionen, an denen sich eine Erde aufhalten könnte. Jedoch wären die Bahnen um den Stern stark elliptisch. Das Klima auf einem solchen Exoplaneten wäre chaotisch. Kane betont: "Diese Arbeit ist eine Warnung. Wenn wir Planeten in der bewohnbaren Zone finden, sollten wir nicht automatisch davon ausgehen, dass sie Leben beherbergen können". 

Zur Studie

Die erste Studie wurde am 10. Oktober 2023 im Fachmagazin The Astronomical Journal publiziert: Surrounded by Giants: Habitable Zone Stability Within the HD 141399 System (Umgeben von Giganten: Stabilität der habitablen Zone im System HD 141399).

Die zweite Studie erschien am 20. Oktober 2023 ebenfalls in der Fachzeitschrift The Astronomical Journal: GJ 357 d: Potentially Habitable World or Agent of Chaos? (GJ 357 d: Potenziell bewohnbare Welt oder Agent des Chaos?).