Der Exoplaneten - Thread

[Dannyboy]

Richtig, ich habe auch nichts von dreifacher Schwerkraft geschrieben, sondern von "relativ hoher Schwerkraft".

[Thomas W. Riker]

Einiges ist, obwohl sich die Daten-Lage seit 14:00h verbessert hat, weiterhin auf einem Niveau grober Spekulation. Die mit Gliese 581 beschäftigten Forscher gehen aber von klareren Daten in den nächsten Monaten aus.

Man kann natürlich alles mit allem vergleichen und Ähnlichkeiten beschreiben. Man sollte dann aber klarstellen, was persönliche Wertung ist und was messbare Daten sind.
Beispielsweise beträgt die Masse von "g" minimal 3,1 bis 4,3 Erdmassen, da die angewandte Messmethode lediglich Minimalmassen liefert. Man versucht jetzt wohl Präzisierungen durch andere Methoden. Und eine Angabe der Maximaltemperatur wird auch noch nicht gemacht. Wie lange es in diesem System stabile Bedingungen für die Planeten gibt, ist auch noch spekulativ.

[McWire]

Ich halte es für klüger, den Begriff "Erdähnlich" überhaupt nicht zu verwenden. Laien verstehen ihn sowieso falsch, und die eigentlich der Wahrheit verpflichteten Journalisten, basteln daraus möglichst populistische Schlagzeilen.
Man sollte den Planeten so beschreiben wie er ist, und nicht dem Leser zu falschen Interpretationen verführen.

Vielleicht sollte man eine Prozentuale Skala einführen, die die Erdähnlichkeit objektiver darstellt.

Qualitative Größen die man benötigt, in aufsteigender Gewichtung:

1. Masse
2. Dichte (daraus folgend die Größe und daraus folgend die Oberflächenbeschleunigung)
3. Verhältnis Atmosphäre zu Festkörper
4. Oberflächentemperatur
5. Anteil an Wasser an der Planetenmasse
6. Chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, wobei ausschlaggebend die prozentualen Anteile an Stickstoff, (Di)Sauerstoff und Ozon sind.

Masse wird gewichtet mit dem Multiplikator 0,1
Dichte wird gewichtet mit dem Multiplikator 0,5
Verhältnis Atmosphäre zu Festkörper wird gewichtet mit dem Multiplikator 1 (ursprüngliches Definitionskritierium eines erdähnlichen Planeten)
Oberflächentemperatur wird gewichtet mit dem Faktor 2
Wasseranteil wird gewichtet mit dem Faktor 4
Verhältnis der Anteile von Stickstoff, Sauerstoff und Ozon werden gewichtet mit dem Faktor 10

Wenn man das System konsequent anwendet, müsste so in etwa folgendes heraus kommen:

Hot Jupiters haben dann meinetwegen eine Erdähnlichkeit von 0,001
Unser Jupiter eine Erdähnlichkeit von 0,01
Der Neptun eine von 0,03
Der Mond eine von 0,09
Der Merkur eine von 0,1
Die Venus eine von 0,3
Der Mars eine von 0,5
Der Titan eine von 0,5
Die Erde eine von 1


Der Saturnmond Titan punktet insbesondere dadurch, dass er als einer der wenigen Körper im Sonnensystem eine Atmosphäre hat, welche nicht Hauptsächlich aus CO2 sondern aus Stickstoff besteht. Damit ist er im Hauptgewichtungspunkt der Erde sehr viel ähnlicher als Mars oder Venus.
Größere Abzüge gibt es bei der Oberflächentemperatur, dem Wasseranteil und der Masse

Gliese 581 g würde auf dieser Skala wohl eine 0,4 erreichen, also knapp oberhalb der Venus.

Ich hoffe ihr seit mit dieser Grundidee einverstanden..

[Bynaus]

Können wir uns auf "erdähnlicher Planet" einigen?

Nun, erdähnlich würde ich, ehrlich gesagt, für Planeten vorbehalten, die eine mehr oder weniger ähnliche Masse wie die Erde haben (check, für Gliese 581 g), eine dünne Atmosphäre (?) mit erdähnlichen Temperaturen, sowie grosse Wassermassen an der Oberfläche (?).

Insofern: nein, das ist keine erdähnliche Welt, zumindest lässt sich das heute nicht entscheiden. Es ist aber eine potentiell erdähnliche Welt. Das ist auch schon was. Und ich finde es bemerkenswert, dass sie "nur" 20 Lichtjahre weit entfernt ist.

Die Gleichgewichtstemperatur der Venus beträgt so ca. 330 K, knapp 60 °C.

Nitpick: Für eine erdähnliche Albedo, ja. Für die gegenwärtige Albedo (weisse Wolken, 0.9) ist es eher sowas wie -40°.

Bei der wahrscheinlich gebundenen Rotation kommen erdähnliche Temperaturbedingungen wohl nur in einem engen Streifen an der Tag-/Nachtgrenze vor, wobei es wohl unwahrscheinlich ist, dass bestimmt werden kann ob die Achse des Planeten eine ähnliche Neigung wie die Erde und es damit Jahreszeiten gibt.

Gebundene Rotation bedingt auch eine senkrechte Achse... Die gebundene Rotation muss nicht zwingend ein Problem sein: eine dichte Atmosphäre, die wie jene der Venus um den Planeten rotiert, kann die Wärme effizient verteilen. Ich glaube mal gelesen zu haben, dass für einen 1 Erdmasse Planeten bereits ein bar CO2 dafür ausreichend sein sollte.

Beispielsweise beträgt die Masse von "g" minimal 3,1 bis 4,3 Erdmassen, da die angewandte Messmethode lediglich Minimalmassen liefert.

3.1 Erdmassen ist die Minimalmasse, die sich aus der Radialgeschwindigkeitsanalyse ergibt. 4.3 ist wohl die echte Maximalmasse. Unter der vernünftigen Annahme, dass alle Planeten mehr oder weniger in derselben Ebene um ihren Stern kreisen, darf das System gegenüber unserer Sichtlinie nicht zu stark geneigt sein (die Neigung entscheidet über die wirkliche Masse), denn wenn die Planeten zu massiv sind, wird das System instabil. Deshalb kann man in seltenen Fällen (wie diesem) auch eine Maximalmasse angeben.

Hat man die Masse, und nimmt man eine Felszusammensetzung an, kann man ungefähr den Durchmesser bestimmen. Der skaliert für Felsplaneten grob nach D = M^0.27, dh, mit 3.1 bis 4.3 Erdmassen kommen wir auf 1.35 bis 1.48 Erddurchmesser und Oberflächengravitationen von 1.7 bis 1.96 Ge.

Wie lange es in diesem System stabile Bedingungen für die Planeten gibt, ist auch noch spekulativ.

Nun, der Stern ist, soweit ich mich erinnere, gut 2 Milliarden Jahre alt. Ich würde sagen, die Aussicht auf stabile Bedingungen ist sehr solide.

Gliese 581 g würde auf dieser Skala wohl eine 0,4 erreichen, also knapp oberhalb der Venus.

Sicher? Was hast du denn für das Verhältnis von Sauerstoff, Stickstoff und Ozon angenommen, und von welchem Wasseranteil gehst du aus? Alle anderen Faktoren sind in deinem Model ja praktisch vernachlässigbar...

[McWire]

Sicher? Was hast du denn für das Verhältnis von Sauerstoff, Stickstoff und Ozon angenommen, und von welchem Wasseranteil gehst du aus? Alle anderen Faktoren sind in deinem Model ja praktisch vernachlässigbar...

Ja stimmt, die Gewichtungsmultiplikatoren sind wohl etwas zu groß und wenig durchdacht. Das Problem ist mir die Nacht noch mal durch den Kopf gegangen.

Korrektur

Masse wird gewichtet mit dem Multiplikator 0,5
Dichte wird gewichtet mit dem Multiplikator 0,75
Verhältnis Atmosphäre zu Festkörper wird gewichtet mit dem Multiplikator 1 (ursprüngliches Definitionskritierium eines erdähnlichen Planeten)
Oberflächentemperatur wird gewichtet mit dem Faktor 2
Wasseranteil wird gewichtet mit dem Faktor 2
Verhältnis der Anteile von Stickstoff und Sauerstoff werden gewichtet mit dem Faktor 3 und 5

[Bynaus]

Ja stimmt, die Gewichtungsmultiplikatoren sind wohl etwas zu groß und wenig durchdacht.

Nun, darüber lässt sich diskutieren, aber darum geht es mir gar nicht.

Wie bist du auf den Wert von "0.4" für Gliese 581 g gekommen, wenn du doch gar nicht weisst, in welchem Verhältnis dort Wasser, Stickstoff etc stehen? Entweder musst du, um deinen Zahlenwert zu erhalten, eine Annahme treffen oder einen Bereich angeben, den dieser Wert annehmen kann...

[McWire]

Wie bist du auf den Wert von "0.4" für Gliese 581 g gekommen, wenn du doch gar nicht weisst, in welchem Verhältnis dort Wasser, Stickstoff etc stehen? Entweder musst du, um deinen Zahlenwert zu erhalten, eine Annahme treffen oder einen Bereich angeben, den dieser Wert annehmen kann...

War eine Schätzung. Ich kenne ja nur die Grunddaten und nicht die Details. Ich habe diese Einschätzung anhand des Beschreibungstextes und der aktuellen Diskussion getroffen, was natürlich keine wissenschaftlich genaue Interpretation ist.

Ich werde demnächst ein Excel-Dokument erstellen, mit dem man unter den von mir angegebenen Faktoren die Erdähnlichkeit berechnen kann.

Ich habe paar Formeln durchprobiert und bin nun zum Schluss gekommen, dass man hier die Normalverteilung nehmen kann, wobei der Nullpunkt bei den Daten der Erde angenommen wird.

[Enas Yorl]

@McWire

Welchen praktischen Wert hat den diese Skala? Laien können damit nichts anfangen, mir graut vor der Vorstellung was Journalisten da herauslesen würden, und für einen Astronomen (ob nun Amateur oder Profi) ist sie vollkommen wertlos.

[Thomas W. Riker]

@ Bynaus
Der Begriff "potentiell erdähnlich" gefällt mir, zumal ich Deine Begründung akzeptiere: einige Kriterien sind zur Zeit nicht überprüfbar und werden es u.U. auch nie sein. Dies bedeutet dann auch, das "erdähnlich" ein sehr stark determinierter Begriff ist, für den es evtl. nie den Wahrheitswert 1 gibt. Nun gut, das ist eine klare Linie. Also nicht erdähnlich, aber trotzdem "WOW!".
Zur gebundenen Rotation. Da hatte ich mal wieder was durcheinander gebracht. Aufgrund der Libration können wir 59% der Mondoberfläche sehen. Ein entsprechender Effekt bei "g" könnte einen Streifen mit Tag-/Nacht-Rhythmus bewirken, bzw so etwas wie Jahreszeiten, wobei das Jahr von "g" mit 37 Erdtagen einiges an Anpassungsfähigkeit z.B. von Pflanzen verlangen würde. Aber als Ausschlußkriterium,sehe ich das nicht.

@McWire
Deine Grundidee finde ich gut.
Man sollte eine Petition des SFF an die internationale Astronomie Union schicken, so eine gewichtete Kriterien-Liste zu erarbeiten.
Da ich das ernst meine, ganz bewußt keine Smiley an dieser Stelle. Allerdings bleibt es ein Problem, dass einige Kriterien nicht überprüfbar sind. Dies ist aber in der Wissenschaftsgeschichte wirklich nichts Neues.

[Bynaus]

Aufgrund der Libration können wir 59% der Mondoberfläche sehen. Ein entsprechender Effekt bei "g" könnte einen Streifen mit Tag-/Nacht-Rhythmus bewirken, bzw so etwas wie Jahreszeiten, wobei das Jahr von "g" mit 37 Erdtagen einiges an Anpassungsfähigkeit z.B. von Pflanzen verlangen würde. Aber als Ausschlußkriterium,sehe ich das nicht.

Ich sehe die gebundene Rotation auch nicht unbedingt als Ausschlusskriterium für eine allenfalls vorhandene Biosphäre. Und ja, okay, vielleicht gibt es etwas Libration, wenn der Planet einen exzentrischen Orbit hat (allerdings gibts dann auch Gezeitenreibung und damit viele Vulkane...).

[Thomas W. Riker]

Ich sehe die gebundene Rotation auch nicht unbedingt als Ausschlusskriterium für eine allenfalls vorhandene Biosphäre. Und ja, okay, vielleicht gibt es etwas Libration, wenn der Planet einen exzentrischen Orbit hat (allerdings gibts dann auch Gezeitenreibung und damit viele Vulkane...).

Ein ähnlicher Orbit wie der des Mondes, verbunden mit Gezeitenreibung und (moderatem) Vulkanismus wären ja auch eher positive Kriterien. Diversität ermöglicht unterschiedliche ökologische Nischen (siehe z.B. "Black smokers").
Und die biologische Entwicklung auf der Erde ist ja auch nicht unbedingt linear und einförmig.

[McWire]

Ich sehe die gebundene Rotation auch nicht unbedingt als Ausschlusskriterium für eine allenfalls vorhandene Biosphäre. Und ja, okay, vielleicht gibt es etwas Libration, wenn der Planet einen exzentrischen Orbit hat (allerdings gibts dann auch Gezeitenreibung und damit viele Vulkane...).

Ich habe bei meiner Liste diese Punkte extra ausgelassen.

Damit ein Planet erdähnlich ist, braucht man weder die Stärke seiner Magnetosphäre zu kennen, noch die gebundene Rotation, die Stabilität der Rotationsachse durch einen natürlichen Satelliten.

Das sind alles wichtige Punkte für die Evolution höheren Lebens, aber halt kein Kriterium ob ein Planetenkörper der Erde ähnlich ist.

[Thomas W. Riker]

Vorhin habe ich mir wie alle Jahre wieder das "Kosmos Himmelsjahr" für 2011 gekauft. Wie schnell sich die Erkenntnisse über die Exos verbessern, kann man im Monatsthema September, S. 186-191 nachlesen. Über folgenden Satz - im Gegensatz dazu mein #21 - mußte ich sehr schmunzeln: "Die Kepler-Mission wird wohl einige Dutzend Exoplaneten von erdähnlicher Größe aufspüren - so hofft man."
Vor 2 Monaten war es ein Dutzend x ein Dutzend, kurz nach Missionsbeginn! Die Hoffnungen gehen jetzt wohl in Richtung einige Tausend. Die Darwin-Teleskope (ESA, Start 2015) sollen auf Infrarot-Basis dann sogar eine Tausend mal bessere Helligkeitsauflösung haben, dazu kommt noch das NASA-Projekt "Terrestrial Planet Finder". Kepler soll übrigens 150.000 (!) Sterne jeweils - jede - halbe Stunde fotometrieren, die in einer spitzwinkligen Pyramide bis in einer Entfernung von 3000 Lj sind und einen sonnenähnlichen Abstand vom Zentrum der Milchstraße haben (zwischen Deneb/Schwan und Wega/Leier).

[Dannyboy]

In diesem interessanten Artikel wirde über technische Verbesserungen berichtet, die es wohl ermöglichen, das Licht eines Sterns so auszublenden, das Exo-planeten direkt detektiert werden können. Das ist besonders interessant, weil man durch spektroskopische Methoden zusätzliche Informationen über die Zusammensetzung planetarer Atmosphären gewinnen könnte.

[Mondkalb]

Interessantes Doppelsternsystem mit Planeten, die vermutlich aus den Überresten der ehemaligen Hülle des weißen Zwerges entstanden sind:
1.700 Lichtjahre von der Sonne entfernt tickt eine ?kosmische Uhr?