Eierschalen-Planet: Eine neue Art von Exoplanet

In den letzten rund 25 Jahren wurde die Existenz von mehr als 4.500 Exoplaneten bestätigt – viele davon sind ganz anders als die in unserem Sonnensystem.

In einer neuen Studie wollten Forscher*innen untersuchen, was in Bezug auf die brüchige äußere Schicht eines Planeten, die so genannte spröde Lithosphäre, möglich sein könnte. Sie modellierten, wie verschiedene Merkmale eines Gesteinsplaneten und seines Sterns die Dicke der äußeren Schicht beeinflussen könnten.

Den neuen Modellen nach, haben Welten, die klein, alt oder weit von ihrem Stern entfernt sind, wahrscheinlich dicke und stabile Außenschichten. Unter den entsprechenden Umständen könnten Exoplaneten jedoch eine brüchige Lithosphäre von nur wenigen Kilometern Dicke besitzen. Solche werden "Eierschalen-Planeten" genannt, wie Space.com berichtet.

Zu zerbrechlich für Plattentektonik

Diese extrem dünne, spröde Lithosphäre von diesen Planeten könnte sich als nicht stabil genug erweisen, um hoch aufragende Berge zu tragen, was zu vergleichsweise glatten Oberflächen führt. Möglicherweise könnten die äußeren Schichten auch keine starken, dichten Platten erzeugen, die für die Plattentektonik benötigt werden. Diese treibt auf der Erde die langsame Bewegung, Aufspaltung und Vereinigung von Kontinenten und die Bildung von Gebirge an.

„Mir gefällt die Vorstellung, dass es da draußen große, felsige Welten gibt, deren Oberflächen aufgrund dieser besonderen Kombinationen von Größe, Oberflächentemperatur und Alter ganz anders aussehen könnten als wir es gewohnt sind“, erklärte der Hauptautor der Studie, Paul Byrne, Planetenforscher an der Washington University in St. Louis, gegenüber Space.com. „Die möglichen Planetentypen da draußen gehen weit über das hinaus, was wir in unserem Sonnensystem sehen.“

Das Fehlen von Plattentektonik deutet darauf hin, dass Eierschalenplaneten möglicherweise nicht bewohnbar für Leben sind, wie wir es kennen. Denn die Plattentektonik trägt unter anderem dazu bei, dass Mineralien, Kohlenstoff aus der Luft aufgenommen und im Erdinneren eingeschlossen wird. Somit trägt sie dazu bei, den Gehalt an Kohlendioxid in der Atmosphäre zu kontrollieren. Mit einem solchen unregulierten Treibhauseffekt, würde es wie auf der Venus zu einem höllischen Klima führen.

"Die Plattentektonik trägt dazu bei, die Temperatur der Erde zu regulieren, was wiederum dazu beiträgt, dass an der Oberfläche relativ angenehme Temperaturen herrschen", so Byrne. "Wir wissen nicht, ob die Plattentektonik eine Notwendigkeit ist, damit eine Welt als bewohnbar gilt, aber sie hilft auf jeden Fall."

Das aufwirbelnde Magma in der Mantelschicht unter der Oberfläche von Eierschalenplaneten könnte zu einer Verformung führen. "Stellen, an denen der Mantel aufsteigt, könnten die obere Oberfläche dehnen, und Stellen, an denen der Mantel absteigt, könnten Teile der Kruste zusammenschieben", so Byrne. "Aber die Art, das Aussehen dieser Oberflächendeformation würde wahrscheinlich nicht wie tektonische Platten aussehen, wie wir sie auf der Erde kennen."

Äußere Einflussfaktoren

In früheren astronomischen Untersuchungen wurden mindestens 3 Exoplaneten entdeckt, bei denen es sich möglicherweise um Eierschalenplaneten handelt, so Byrne. Obwohl die Wissenschaftler*innen noch weit davon entfernt sind, die Oberflächen dieser Eierschalenplaneten direkt abzubilden, merkte er an, dass sie den Niederungen auf der Venus ähneln könnten. Diesen enthalten riesige Ausdehnungen von Lava, aber weisen nur wenig hochstehendes Terrain auf, da die Lithosphäre dort aufgrund der hohen Oberflächentemperaturen dünn ist.

Es bleibt ungewiss, welche Auswirkungen größere Störungen auf Eierschalenplaneten haben könnten, wie z. B. riesige kosmische Einschläge oder die Art der Anziehungskraft eines nahen Körpers wie des Mondes, die auf der Erde zu Gezeiten führt.

"Ereignisse wie Einschläge können zu Brüchen und Topografie führen, weil selbst normalerweise dehnbares Gestein in sehr kurzer Zeit bricht. Aber im Laufe der geologischen Zeit, so unsere Vorhersage, würde jede daraus resultierende Topografie schließlich verschwinden, da das Gestein fließt, um die Dinge wieder auszugleichen", so Byrne weiter. "Ob Gezeiten, Einschläge oder andere Kräfte eine anhaltende tektonische Aktivität hervorrufen könnten, muss noch ermittelt werden, aber ich vermute, dass dies nicht der Fall ist."

Handbuch für weitere Forschungen

Geplante und künftige Teleskope könnten helfen, Exoplaneten daraufhin zu untersuchen, ob es sich um Eierschalenwelten handelt.

"Was wir hier dargelegt haben, ist im Wesentlichen eine Anleitung oder ein praktisches Handbuch", sagte Byrne in einer Erklärung. "Wenn man einen Planeten einer bestimmten Größe, in einer bestimmten Entfernung von seinem Stern und mit einer bestimmten Masse hat, dann kann man mit unseren Ergebnissen einige Schätzungen für eine Reihe anderer Merkmale vornehmen - einschließlich der Frage, ob er Plattentektonik aufweist.