Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ozeanplaneten weniger lebensfreundlich als vermutet

28.08.2015

Forschende aus Bern und Berlin haben ein Modell entwickelt, mit dem sie den CO2-Zyklus auf Ozeanplaneten ausserhalb unseres Sonnensystems studieren können. Ihre Ergebnisse zeigen, dass sich dieser Zyklus negativ auf die Stabilität des Klimas und damit auch auf die Lebensfreundlichkeit dieser Planeten auswirkt.

Ozeanplaneten sind eine spezielle Klasse von Planeten, welche sich dadurch auszeichnen, dass sie – im Gegensatz zur Erde – von einem tiefen globalen Ozean dominiert sind. Sie kommen in unserem Sonnensystem zwar nicht vor, ihre Existenz wird aber in extrasolaren Planetensystemen vermutet.


Künstlerische Darstellung des vermutlich von Ozeanen bedeckten Exoplaneten Kepler-69c.

NASA/Ames/JPL-Caltech

In einer im Journal «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» veröffentlichten Studie untersuchte ein Team des Berner Center for Space and Habitability (CSH) um Daniel Kitzmann, zusammen mit Kolleginnen und Kollegen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin, solche Ozeanplaneten auf ihre Lebensfreundlichkeit – und kam zum Schluss, dass diese geringer ist, als bislang vermutet.

«Die sogenannte habitable Zone ist der Bereich um einen Stern, in der ein erdähnlicher Planet über einen längeren Zeitraum flüssiges Wasser auf der Oberfläche besitzen kann», sagt Daniel Kitzmann, Hauptautor der Studie. «Auf den ersten Blick bieten Ozeanplaneten also sehr lebensfreundliche Bedingungen, da ihre Oberfläche jeweils vollständig mit Wasser bedeckt ist.»

Das Vorhandensein von flüssigem Wasser sei nämlich eine zentrale Voraussetzung für die Entstehung und Entwicklung von Leben, wie wir es kennen. Allerdings hat diese grosse Wassermenge auch einen stark negativen Einfluss auf das Klima eines Ozeanplaneten, wie die Forschenden herausfanden.

Exotisches Hochdruckeis bedeckt Ozeanboden

Bedeckt viel Wasser den Planeten, steigt der Druck am Grund des Ozeans so stark an, dass das Wasser dort in Form von exotischem Hochdruckeis (sogenanntem Eis VII und Eis VI) vorkommt. Es hat eine derart hohe Dichte, dass es sich auf dem Meeresboden ablagert. Dort bildet es eine Barriere zwischen dem Gestein auf dem Meeresgrund und dem Wasser darüber – und unterbindet so den Austausch von Kohlendioxid (CO2) zwischen dem planetaren Gesteinsmantel und dem Ozean.

Der atmosphärische Gehalt von CO2 übt einen grossen Einfluss auf die Oberflächentemperatur eines Planeten aus und ist somit ein entscheidender Faktor für dessen Lebensfreundlichkeit, wie Daniel Kitzmann erläutert.

In ihrer Studie konzentrierten sich die Forschenden daher auf den Austausch von CO2 zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. Im Gegensatz zum gesteinsbasierten sogenannten Carbonat-Silikat-Zyklus, der auf der Erde den CO2-Gehalt der Atmosphäre reguliert und das Klima langfristig stabilisiert, hat der rein wasserbasierte CO2-Zyklus auf einem Ozeanplaneten einen destabilisierenden Einfluss.

«Zu viel Wasser ist schlecht fürs Leben»

Der wasserbasierte CO2-Zyklus ist wesentlich bestimmt durch die Löslichkeit von CO2 im Wasser, das heisst durch die Aufnahme oder Abgabe von atmosphärischem CO2 durch den Ozean. Dieser Prozess ist stark temperaturabhängig: Bei einer Abkühlung der Atmosphäre und des Ozeans – etwa aufgrund einer Verringerung der Sonnenaktivität – nimmt das Wasser wesentlich mehr CO2 auf und entzieht der Atmosphäre damit dieses wichtige Treibhausgas, was sie wiederum weiter abkühlen lässt. Erwärmen sich die Atmosphäre und der Ozean hingegen, wird zunehmend das im Ozean gebundene CO2 freigesetzt. Das verstärkt den atmosphärischen Treibhauseffekt und damit die Erwärmung.

Dieser destabilisierende CO2-Zyklus führt laut Daniel Kitzmann zu einer wesentlich kleineren habitablen Zone als ursprünglich vermutet. Obwohl ein Ozeanplanet also im Prinzip das für Leben benötigte Wasser in grossen Mengen zur Verfügung habe, so der Forscher, führe gerade dieses dazu, dass die Wahrscheinlichkeit, dort Leben zu finden, kleiner sei als für erdähnliche Planeten. «Zusammengefasst kann man sagen: Zu viel Wasser ist schlecht fürs Leben.»


Angaben zur Publikation:

Daniel Kitzmann et al.: The unstable CO2 feedback cycle on ocean planets, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 452, 3752-3758 (2015)
oder: arxiv.org/abs/1507.01727

Weitere Informationen:

http://tinyurl.com/ozeanplaneten
http://nccr-planets.ch/too-much-water-is-bad-for-life/ (English interview with Daniel Kitzmann)

Nathalie Matter | Universität Bern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern
17.08.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg

nachricht Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie