Supererde mit Mega-Vulkanen?

Sind Mega-Eruptionen schuld? Zum ersten Mal haben Astronomen drastische Klimaschwankungen auf einem Exoplaneten entdeckt. Auf der Supererde 55 Cancri e schwankten die Temperaturen innerhalb von zwei Jahren um das Dreifache, wie Spektralmessungen zeigen. Ursache dafür könnten gewaltige Vulkanausbrüche sein – noch heftiger als auf dem extrem aktiven Jupitermond Io in unserem Sonnensystem.

Die nur rund 41 Lichtjahre von uns entfernte Supererde 55 Cancri e ist in mehrerer Hinsicht ein Planet der Extreme: Sie umkreist ihren Stern sehr eng und rasend schnell. Ein Jahr dauert nur 18 Tage, Tag-Nacht-Wechsel gibt es nicht, weil der Planet seinem Stern immer die gleiche Seite zukehrt. Zudem deuten spektrale Messungen darauf hin, dass der Planet extrem kohlenstoffreich ist und zu einem Drittel aus Diamant bestehen könnte.

Drastische Veränderungen

Jetzt sorgt 55 Cancri e für neue Superlative. Brice-Olivier Demory vom Cavendish Laboratory in Cambridge und seine Kollegen haben die Wärmestrahlung der Supererde fast zwei Jahre lang mit Hilfe des NASA-Weltraumteleskops Spitzer verfolgt. Zu ihrer Überraschung entdeckten sie dabei auf der Tagseite des Planeten starke Schwankungen der Temperaturen – von 1.000 bis zu 2.700 Grad Celsius fluktuierten die Messwerte.

„Dies ist das erste Mal, dass wir so drastische Veränderungen im Licht eines Exoplaneten gesehen haben“, sagt Koautor Nikku Madhusudhan von der University of Cambridge. Sie entsprechen immerhin einer Variation um 300 Prozent. „Gerade für eine Supererde ist das besonders erstaunlich, denn bei ihnen haben noch nie zuvor thermische Schwankungen auf der Oberfläche nachweise können.“

Mega-Eruptionen als Ursache?

Noch ist nicht eindeutig klar, was die seltsamen Klimasprünge auf der Supererde hervorruft. Die Astronomen vermuten aber, dass gewaltige Wolken aus vulkanischem Staub und Gas die Ursache sein könnten. „Solche Plumes könnten, wenn sie groß genug sind, solche Veränderungen in der Helligkeitstemperatur des Planeten hervorrufen“, so die Forscher. Wie sie errechneten, müssten diese Eruptionswolken bis zu 5.000 Kilometer hoch in die Planetenatmosphäre reichen – sie wären damit höher als alles, was aus dem Sonnensystem bekannt ist.

Die Supererde 55 Cancri e ist ihrem Stern extrem nahe - und damit starken Gezeitenkräften ausgesetzt. © NASA/JPL-Caltech, R. Hurt

Wahrscheinlich ist ein solcher Vulkanismus für 55 Cancri e durchaus. Denn auf der Tagseite sind die Temperaturen so hoch, dass die Kruste wahrscheinlich sogar halbgeschmolzen ist. „Es könnte dort Magmaozeane und potenzielle vulkanische Aktivität geben“, berichten Demory und seine Kollegen. Hinzu kommt, dass die Schwerkraft des nahen Sterns starke Gezeitenkräfte auf dem Planeten auslöst. Ähnlich wie beim Jupitermond Io könnte dies heftige Eruptionen fördern.

Doch kein Diamantplanet?

Die Beobachtungen werfen weitere Fragen auf. „Als wir diesen Planeten erstmals identifizierten, sprachen die Messungen für eine sehr kohlenstoffreiche Zusammensetzung“, sagt Madhusudhan. „Aber jetzt stellen wir fest, dass die Messwerte sich im der Zeit verändern, das macht uns weniger sicher.“ Noch schließen die Beobachtungen nicht aus, dass 55 Cancri e tatsächlich zum Teil aus Diamant besteht, sie zeigen aber, dass es offenbar einiges gibt, was wir über diese Supererde nicht wissen.

„Die jetzt beobachtete Variabilität ist etwas, das wir noch niemals irgendwo anders gesehen haben“, so Madhusudhan. „Wir haben dafür deshalb keine robuste konventionelle Erklärung.“ Dennoch halten die Astronomen ihre Vulkantheorie für sehr plausibel. Die Tatsache, dass man nun erstmals das Licht fremder Planeten so gut auslesen kann, dass sogar dynamische Vorgänge wie Wolken, Klimaschwankungen oder Vulkanismus erfassbar werden, ist ihrer Ansicht nach ein echter Meilenstein – und ein großer Fortschritt auf der Suche nach Erdzwillingen im All. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2015)

(University of Cambridge, 05.05.2015 – NPO)