Forschende weisen erstmals Atmosphäre auf Felsplaneten in habitabler Zone nach

Geleitet wurde die Analyse von Collin Cherubim, der an der Harvard University kürzlich seine Promotion abgeschlossen hat. Sein Doktorvater Robin Wordsworth war zunächst skeptisch gegenüber der theoretischen Vorhersage. Cherubim hatte vorausgesagt, dass LHS 1140 b eine Heliumatmosphäre besitzen sollte. „Es ist das erste Mal, dass jemand eine Atmosphäre auf einem Felsplaneten in der habitablen Zone entdeckt hat“, sagte Cherubim. In dem Forschungsbericht heißt es weiter: „Hoffentlich ist es nur die erste von vielen weiteren solcher Beobachtungen.“

Die Beobachtungen gelangen vom Boden aus mit dem Spektrografen WINERED am Magellan-Teleskop im chilenischen Las-Campanas-Observatorium. Dabei nutzte das Team eine besondere Konstellation: Beide Planeten zogen kurz hintereinander vor ihrem Mutterstern, einem Roten Zwerg, vorüber. Beim Durchgang filtriert die Planetenatmosphäre einen winzigen Teil des Sternenlichts und hinterlässt im Spektrum eine farbliche Signatur – sofern eine Hülle vorhanden ist. Das Verfahren funktioniert besonders gut bei Planeten mit dichter Atmosphäre. Im Fall von LHS 1140 c blieb dieses Signal aus.

Der Planet LHS 1140 b im Porträt

LHS 1140 b ist eine sogenannte Supererde mit dem 1,73-fachen Radius und der 5,6-fachen Masse der Erde. Der Planet umrundet seinen Stern in weniger als einem Zehntel des Abstands Erde–Sonne und braucht für einen Umlauf rund 25 Erdtage. Entdeckt wurde er bereits 2017 und galt Forschenden damals als „best target for the search for extraterrestrial life“. Sein Mutterstern LHS 1140 ist ein Roter Zwerg, dessen Planeten wegen ihrer engen Bahn leicht zu beobachten sind.

Die Forschenden schätzen das Alter der Atmosphäre auf einige Milliarden Jahre – ähnlich wie bei der Erde. Das stützt die Hoffnung, dass der Planet über lange Zeit Gase halten konnte. Die habitable Zone ist definiert als jener Bereich um einen Stern, in dem flüssiges Wasser existieren kann – eine Voraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Erst zu Jahresbeginn hatte ein israelischer Astrophysiker dafür plädiert, den Begriff der habitablen Zone weiter zu fassen, um mehr Himmelskörper als potenzielle „zweite Erden“ in Betracht zu ziehen.

Bereits im Frühjahr hatten Forschende 45 als lebensfreundlich eingestufte Exoplaneten katalogisiert, LHS 1140 b war darunter. Zuvor waren in fremden Systemen zwar bereits Gesteinsplaneten in der habitablen Zone bekannt, doch keiner davon galt als bestätigt mit Atmosphäre. Robin Wordsworth ordnete die Entwicklung in einer Stellungnahme ein: „Die nächste Frage war, ob es einem von ihnen gelungen war, eine Atmosphäre zu bewahren. Jetzt wissen wir, dass dies bei mindestens einem der Fall ist.“

Was das Ergebnis bedeutet – und was nicht

Seit den frühen 1990er Jahren wurden laut Statistiken mehr als 6300 Exoplaneten entdeckt, weitere 8000 Kandidaten harren noch der Bestätigung. Wordsworth erinnerte daran, wie jung das Feld ist: „Vor zwanzig Jahren fragten wir uns noch, ob es überhaupt andere erdähnliche Planeten gibt. Dann erfuhren wir, dass sie weit verbreitet sind, und entdeckten einige in der habitablen Zone.“

Die Methode hat Grenzen: Helium ließ sich nur während eines bestimmten Zeitfensters nachweisen und fehlte bei einer früheren Analyse. Das deutet nach Einschätzung der Forschenden auf einen variablen Prozess hin – etwa darauf, dass die obere Atmosphäre je nach stellarer Aktivität aufquillt oder abschirmt. Mehr Daten sind nötig, um die Beschaffenheit der Hülle genauer zu bestimmen.

Cherubim selbst wertet seinen Fund als Bestätigung eines Modells, nicht als endgültigen Beleg für Lebensfreundlichkeit. Ob tatsächlich Wasser, Wolken oder gar biochemische Signaturen existieren, ist offen. Doch schon jetzt gilt: Mit LHS 1140 b rückt ein Ziel in Reichweite kommender Teleskop-Generationen, das den Namen „zweite Erde“ eher verdient als alle bisherigen Kandidaten.