Ein benachbarter Exoplanet könnte Bedingungen aufrechterhalten, unter denen Wasser trotz starker Schwankungen der während seines Jahres empfangenen Energie flüssig bleibt.
Gl 514 b befindet sich etwa 25 Lichtjahre von der Erde entfernt und umkreist einen Zwergstern des Typs M0.5. Seine Entfernung zum Stern bringt ihn teilweise in die sogenannte habitable Zone. In dieser Region kann Wasser theoretisch an der Oberfläche eines Planeten flüssig bleiben, wenn dessen Atmosphäre und andere Eigenschaften dies ermöglichen.
Während die Erde und die anderen Planeten unseres Sonnensystems die Sonne auf nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen umkreisen, können Planeten anderer Systeme eher kometenähnliche Umlaufbahnen haben, bei denen sich die Entfernung zwischen Planet und Stern verändert. Diese als exzentrisch bezeichneten Umlaufbahnen führen dazu, dass der Planet in die habitable Zone eintritt und sie wieder verlässt.
Die hier grün dargestellte habitable Zone ist als Region um einen Stern definiert, in der flüssiges Wasser, ein für das Leben, wie wir es kennen, wesentlicher Bestandteil, potenziell vorhanden sein könnte.
Die Erde bleibt im Vergleich dazu stets in ihrer habitablen Zone.
NASA-Aufnahme
Warum befindet sich der Planet nur teilweise in der habitablen Zone? Gl 514 b folgt einer stark verlängerten Umlaufbahn: Seine Exzentrizität wird auf etwa 0,45 geschätzt, wobei die Unsicherheit noch beträchtlich ist. Mit anderen Worten: Seine Entfernung zum Stern verändert sich während eines Umlaufs stark. Dadurch ändert sich auch die empfangene Energiemenge, was große jahreszeitliche Schwankungen verursachen könnte.
Die Forschenden simulierten zahlreiche mögliche Klimata, anstatt sich auf ein einziges Szenario festzulegen. Ihr Modell berücksichtigt unter anderem die Umlaufbahn, die Neigung der Rotationsachse und die Menge an atmosphärischem Kohlendioxid. Auch der Anteil des Festlands und dessen Verteilung wurden zwischen den Simulationen verändert.
Zwei Zustände treten am häufigsten auf. In einigen Szenarien wird der Planet fast vollständig von Eis bedeckt. In anderen bleibt seine Oberfläche weitgehend eisfrei. Nur 1,27 % der Simulationen ergeben eine Zwischenform mit polaren Eiskappen.
Kohlendioxid spielt dabei eine entscheidende Rolle, da dieses Gas einen Teil der Wärme zurückhält. Die Simulationen zeigen, dass ein CO₂-Partialdruck zwischen 7,25 und 9,5 bar Temperaturen ermöglichen würde, die mit flüssigem Wasser an der Oberfläche vereinbar sind. Dieser Druck entspricht dem Mehrfachen des gesamten atmosphärischen Drucks, der auf der Erde auf Meereshöhe gemessen wird.
Die Forschenden untersuchen mögliche Bedingungen auf Grundlage der verfügbaren Daten. Die Studie weist daher weder einen Ozean noch eine CO₂-reiche Atmosphäre nach. Sie ermittelt vielmehr, welche Eigenschaften erforderlich wären, damit bestimmte Regionen der Oberfläche bewohnbar sind.
Auch das Eis ist für künftige Beobachtungen von Interesse. Eine helle Oberfläche reflektiert Licht anders als eine dunkle Oberfläche. Die Menge und Lage der gefrorenen Gebiete könnten daher das gemessene Lichtsignal verändern, wenn Teleskope versuchen werden, diesen Planeten direkt zu beobachten.
Gl 514 b ist nah genug, um für künftige Instrumente von Interesse zu sein, die das schwache Licht eines Planeten vom Licht seines Sterns trennen können. Die Simulationen liefern nun mehrere Referenzklimata, die mit diesen Beobachtungen verglichen werden können. Sie könnten dabei helfen festzustellen, ob künftige Daten eher auf einen gefrorenen, gemäßigten oder nahezu eisfreien Planeten hindeuten.