Rätsel um fehlendes Methan auf Exoplanet

Der Exoplanet GJ 436b sorgt für Überraschungen. Neue Infrarotmessungen des Weltraumteleskops Spitzer der NASA enthüllten, dass er kein Methan an seiner Oberfläche oder in seiner Atmosphäre enthält. Damit widerspricht er völlig den für seinen Typ gängigen Annahmen. Wie die Forscher jetzt in „Nature“ berichten, ist die Ursache für das fehlende Methan bisher noch völlig unklar.

Methan ist auf der Erde reichlich vorhanden, Mikroben erzeugen es im Darm von Kühen oder in den wassergetränkten Böden von Reisfeldern oder Sümpfen. Und auch ohne Leben kommt die Kohlenstoffverbindung auf den großen Gasplaneten unseres Sonnensystems häufig vor. Der Neptun erhält seine blaue Farbe durch das Absorptionsverhalten seiner Methanatmosphäre. Tatsächlich erwarten Planetenforscher, dass nahezu jeder Planet mit dem üblichen atmosphärischen Mix von Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff und einer Temperatur von bis zu 1.000 Kelvin große Mengen von Methan und geringe Mengen von Kohlenstoffmonoxid enthalten sollte. Denn unter solchen Bedingungen ist Methan die chemisch bevorzugt gebildete Kohlenstoffverbindung.

Keine Methan-Signaturen zu finden

Doch das ist offenbar nicht immer so: Der Exoplanet GJ 436b, 33 Lichtjahre von der Erde entfernt in der Konstellation Leo, umkreist seine Sonne, einen kühlen „M-Zwerg“, in einem engen Orbit von nur 2,64 Tagen. Bei einer Oberflächentemperatur von rund 800 Kelvin sollte auf ihm reichlich Methan zu finden sein. Doch das Spitzer-Weltraumteleskop der NASA hat nun das Gegenteil bewiesen: In gleich sechs Wellenlängen des Infrarotbereichs zeigten sich zwar Signaturen für Kohlenmonoxid, nicht aber für das Methan.

„Das ist ein großes Rätsel”, erklärt Kevin Stevenson, Planetenforscher an der Universität von Central Florida in Orlando und Hauptautor der Studie. „Denn die Modelle sagen uns, dass der Kohlenstoff bei diesem Planeten als Methan vorliegen müsste. Theoretiker werde ziemlich beschäftigt sein, um diese Sache zu knacken.“

Erwartungen komplett widerlegt

Der rund neptungroße GJ 436b ist einer der am weitesten entfernten Planeten seiner Größe, dessen chemische Zusammensetzung mithilfe der „Eklipse-Technik“ bestimmt worden ist. Dabei wird aus der Differenz zwischen dem gesamten Licht des Sterns plus seiner Planeten und dem Licht nur des Sterns quasi die Lichtsignatur des Planeten herausgerechnet. Diese, analysiert auf ihre spektrale Zusammensetzung verrät, welche Elemente an der Oberfläche des Planeten häufig sind.

„In diesem Fall haben wir erwartet, Methan zu finden – nicht wegen einer Präsenz von Leben, aber wegen der Chemie des Planeten”, erklärt Joseph Harrington , ebenfalls Astronom an der Universität von Central Florida. „Diese Art von Planeten sollte Methan produzieren. Das ist als wenn man ein Stück Brot in geschlagenen Eimasse tunkt, es brät und dann stattdessen Hafergrütze erhält.“ Warum das Methan bei GJ 436b fehlt, ist bisher unklar.

Methode vielversprechend für erdähnliche Planeten

Die Forscher erhoffen sich nun, mit Hilfe dieser Methode in Zukunft auch weitere ferne Planeten analysieren zu können, um dem Geheimnis des fehlenden Methans auf die Spur zu kommen. „Die Spitzer-Technik stößt zu immer kleineren und kühleren Planeten vor, die mehr unserer Erde ähneln als den bisher untersuchten ‚heißen Jupiter‘“ erklärt Charles Beichman, Leiter des Exoplanet Science Institute am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena. „In den kommenden Jahren erwarten wir, dass ein Weltraumteleskop die Atmosphäre eines Gesteinsplaneten von nur wenig mehr als Erdgröße analysieren kann.

(NASA/Jet Propulsion Laboratory, 22.04.2010 – NPO)