Exoplanet hat Wolken aus Rubinen und Saphiren

Exotisch und wild: Astronomen haben erstmals Wolken und Stürme auf einem extrasolaren Gasriesen beobachtet. Der gut 1.000 Lichtjahre von uns entfernte Gasplanet HAT-P-7b besitzt demnach heftige Wettersysteme ähnlich wie unser Jupiter. Seine Wolken bestehen allerdings nicht aus Wassereis oder Ammoniak, sondern aus Korund – dem Mineral, aus dem Rubine und Saphire bestehen.

In unserem Sonnensystem ist der Gasriese Jupiter für seine extremen Stürme bekannt: Der Große Rote Fleck beispielsweise wird durch einen Wirbelsturm gebildet, in den die Erde dreimal nebeneinander hineinpassen würde. Und in den Sturmbändern des Gasriesen rasen Wolken aus gefrorenem Ammoniak mit Geschwindigkeiten bis zu 550 Kilometern pro Stunde um den Planeten.

Ein wandernder Fleck

Prinzipiell liegt es daher nahe, dass auch Gasriesen in anderen Planetensystemen ähnlich turbulente Atmosphären besitzen. Bisher allerdings konnten Astronomen dies noch nie durch direkte Beobachtungen nachweisen. Bei dem 1.043 Lichtjahren von uns entfernten Gasriesen HAT-P-7b ist dies David Armstrong von der University of Warwick und seinen Kollegen jetzt erstmals gelungen.

Mit Hilfe des Kepler-Weltraumteleskops der NASA beobachteten die Astronomen, dass sich die Reflexion der Planetenatmosphäre im Laufe der Zeit veränderte. Gleichzeitig schien ein besonders heller Fleck in der Planetenhülle zu wandern. „Die hellste Stelle bewegt sich wiederholt von einer Seite des Planeten zur anderen“, berichten die Forscher. „Diese Veränderungen ereignen sich im Zeitraum von Dutzende bis hunderten von Tagen.“

Korund-Kristalle als Wolken

Die Astronomen schließen daraus, dass auf HAT-P-7b enorme Stürme toben müssen. Gleichzeitig scheint der Gasriese auch ziemlich exotische Wolken zu besitzen. Aus ihren Messdaten schließen die Astronomen, dass auf der Nachtseite und in der Morgendämmerung Kristalle aus Perovskit und Korund in der Gashülle entstehen.

Korund (Al2O3) jedoch ist das Mineral, aus dem auf der Erde unter anderem Rubine und Saphire bestehen. Diese Edelsteine bilden sich in der Erdkruste nur unter hohem Druck, beispielsweise bei der Kollision von Kontinentalplatten. Perovskit (CaTiO3) ist ein würfelförmig auskristallisierendes Titanat, das unter anderem für Solarzellen verwendet wird.

Gluthitze und gebundene Rotation

Ursache für die Stürme und exotischen Wolken sind die extremen Bedingungen auf dem Gasplaneten. Zum einen ist sein Stern doppelt so groß wie die Sonne und der Planet umkreist ihn sehr eng: Nur 2,2 Tage benötigt er für einen Umlauf. Als Folge herrscht auf dem Gasriesen eine Gluthitze von im Mittel knapp 2.000 Grad.

Hinzu kommt: HAT-P-7b kehrt seinem Stern immer die gleiche Seite zu. Dadurch ist die Tagseite ständig hunderte Grad heißer als die Nachtseite. Dieser Temperaturunterschied ist der Motor der heftigen Stürme. Gleichzeitig ist die Nachtseite gerade kühl genug, um Korund und Perovskit kondensieren zu lassen, wie die Forscher berichten.

„Die starken Winde umkreisen den Planeten und transportieren die Wolken von der Nachtseite auf die Tagseite“, erklärt Armstrong. „Dort verdunsten sie allerdings schnell wieder.“ Entlang des Gebiets, in dem sozusagen permanent Morgen herrscht, türmen sich diese Mineralwolken daher kurzfristig, bevor sie sich dann allmählich wegen der zu großen Hitze wieder auflösen. (Nature Astronomy, 2016; doi: 10.1038/s41550-016-0004)

(University of Warwick/ Nature, 13.12.2016 – NPO)