NASA-Teleskop Webb enthüllt dunkle, luftleere Super-Erd, die wie Merkur aussieht

Anstatt sich ausschließlich auf Atmosphären zu konzentrieren, geht diese Arbeit in ein neues Forschungsfeld, das die Geologie ßerhalb unseres Sonnensystems untersucht. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.

Eine heiße, tidally locked Super-Erde ohne Atmosphäre LHS 3844 b ist ein Gesteinsplanet, der etwa 30 % größer als die Erde ist. Er umkreist einen kühlen Roten Zwergstern extrem schnell und vollendet eine Umlaufbahn in etwa. Der Planet befindet sich sehr nahe an seinem Stern, nur drei Sternradien entfernt.

Aufgrund dieser engen Umlaufbahn ist er tidally locked. Eine Seite zeigt ständig zur Sonne, während die andere in Dunkelheit liegt. Die Tagseite ist extrem heiß und erreicht etwa 1000 Kelvin (ungefähr 725 Grad Celsius oder 1340 Grad Fahrenheit).

Das System selbst liegt relativ nah

Das System selbst liegt relativ nah bei einer Entfernung von 48,5 Lichtjahren (14,9 Parsec). „Dank der erstaunlichen Empfindlichkeit des JWST können wir Licht direkt äche dieses fernen Gesteinsplaneten nachweisen. Wir sehen einen dunklen, heißen, kargen Felsen, der völlig frei äre ist", sagte Laura Kreidberg vom MPIA.

Wie Wissenschaftler die Planetenoberfläche gemessen haben Die dunkle Erscheinung des Planeten deutet darauf hin, dass er eine größere Version des Mondes oder Merkurs sein könnte. Die Forscher kamen zu diesem Schluss, indem sie Infrarotstrahlung ßen Tagseite des Planeten analysierten.

Da der Planet nicht direkt abgebildet werden kann, verfolgen Wissenschaftler stattdessen subtile nderungen der kombinierten Helligkeit des Umlaufs. MIRI ma Infrarotlicht im Bereich von 5 bis 12 Mikrometern und teilte es in kleinere Wellenlngenbereiche auf. Dies erzeugte ein Spektrum, das zeigt, wie das Licht ber verschiedene Wellenlngen verteilt ist.

Technik und Auswirkungen

Ein frherer Datensatz vom Weltraumteleskop Spitzer wurde ebenfalls einbezogen, um die Ergebnisse zu verstrken. Ausschluss einer erdhnlichen Kruste Um die Daten zu interpretieren, verglich das Team das beobachtete Spektrum mit Modellen, die auf bekannten Gesteinen und Mineralien, dem Mond und dem Mars basieren.

Dieser Ansatz ermglichte es, verschiedene mgliche Oberflchenzusammensetzungen unter den extremen Bedingungen auf LHS 3844 b zu testen. Die Ergebnisse schlossen eine Oberflche aus, die der irdischen Kruste hnelt, die in der Regel reich an Silikatmineralien wie Granit ist.

Auch wenn dies nicht berraschend ist, da die Erde in dieser Hinsicht einzigartig ist, bietet es dennoch Einblicke in die Geschichte des Planeten. Auf der Erde bilden sich solche Krusten über lange Zeiträume durch tektonische Aktivität und erfordern häufig Wasser.

Technik und Auswirkungen

Wiederholtes Schmelzen und Mischen mit Mantelmaterial führt allmählich zur Bildung leichter Mineralien, die an die Oberfläche aufsteigen. „Da LHS 3844 b eine solche silikatische Kruste nicht besitzt, lässt sich schlussfolgern, dass erdähnliche Plattentektonik auf diesem Planeten nicht vorliegt oder ineffektiv ist," sagt Sebastian Zieba. „Dieser Planet enthält wahrscheinlich nur wenig Wasser." Hinweise auf eine basaltreiche Oberfläche Anstatt granitähnlichem Material deuten die Daten auf eine Oberfläche hin, die wird, ähnlich wie vulkanisches Material auf der Erde oder dem Mond.

Die Forscher führten eine detaillierte statistische Vergleichsanalyse zwischen dem beobachteten Spektrum und verschiedenen Mineralkombinationen durch. Dabei stellten sie fest, dass ausgedehnte Flächen aus festem Basalt oder magmatischem Gestein die beste Übereinstimmung liefern.

Diese Materialien sind reich an Magnesium und Eisen und können Mineralien wie Olivin enthalten. Auch gröberes Material wie Gestein oder Geröll passt zu den Daten recht gut. Feiner Staub oder Pulver allein passen nicht gut, da sie heller erscheinen würden. Weltraumverwitterung formt die Oberfläche.

Technik und Auswirkungen

Ohne Atmosphäre ist der Planet vollständig der Strahlung seines Sterns und den ständigen Einschlägen zersetzen die Oberflächenfelsen allmählich. „Es stellt sich heraus, dass diese Prozesse nicht nur harte Gesteine langsam in Regolith auflösen – eine Schicht aus feinen Körnern oder Pulver, wie sie auf dem Mond zu finden ist", erklärt Zieba. „Sie verdunkeln die Schicht zudem durch die Zugabe, wodurch die Eigenschaften des Regoliths besser mit den Beobachtungen übereinstimmen." Zwei mögliche Oberflächen-Szenarien Basierend auf den Daten haben Wissenschaftler zwei mögliche Erklärungen für die Oberfläche des Planeten vorgeschlagen.

Eine Möglichkeit ist, dass er mit relativ frischem, festem basaltischem Gestein bedeckt ist. Dies würde auf eine jüngere geologische Aktivität hinweisen, wie etwa weit verbreitete Vulkanismus. Die zweite Möglichkeit ist eine Oberfläche, die über lange Zeiträume durch Weltraumverwitterung geformt wurde.

In diesem Fall wären große Bereiche ärbtem Regolith bedeckt, ähnlich den staubigen Oberflächen, die auf dem Mond oder Merkur beobachtet werden. Dieses Szenario deutet auf einen Planeten hin, der seit langem inaktiv ist.

Keine Hinweise auf aktive Vulkanismus Ein

Keine Hinweise auf aktive Vulkanismus Ein wesentlicher Unterschied zwischen diesen Szenarien besteht darin, ob der Planet geologisch noch aktiv ist. Aktive Planeten geben häufig Gase durch vulkanische Aktivität ab. Ein wichtiges Beispiel ist Schwefeldioxid (SO₂), das eng mit Vulkanismus verbunden ist.

Falls eine solche Aktivität auf LHS 3844 b stattgefunden hätte, hätte MIRI dieses Gas nachweisen müssen. Es wurde jedoch kein Nachweis gefunden. Dies macht einen jüngeren Vulkanismus unwahrscheinlich und stützt die Annahme, dass die Oberfläche des Planeten alt und verwittert ist. In diesem Fall könnte LHS 3844 b Merkur stark ähneln.

Zukünftige Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) werden das Bild weiter verfeinern. Um die Oberfläche besser zu verstehen, arbeitet das Forschungsteam an zusätzlichen JWST-Beobachtungen. Diese neuen Messungen untersuchen, wie Licht unter verschiedenen Winkeln emittiert und reflektiert wird, was ächenbeschaffenheit abhängt.

Was die Studie zeigt

Raue Oberflächen und glatte Felsen reflektieren Licht unterschiedlich, sodass Wissenschaftler zwischen festen Platten und lockerem Material unterscheiden können.

Diese Technik wurde bereits erfolgreich eingesetzt, um Asteroiden in unserem Sonnensystem zu untersuchen. „Wir sind zuversichtlich, dass dieselbe Methode uns ermöglicht, die Beschaffenheit der Kruste 3844 b zu klären und zukünftig auch anderer felsiger Exoplaneten," so Kreidberg.

Referenz: „Die dunkle und strukturlose Oberfläche des felsigen Exoplaneten LHS 3844 b mittels JWST-Mittelinfrarotspektroskopie", Laura Kreidberg, Brandon P. Coy, Aaron Bello-Arufe, Kimberly Paragas, Xintong Lyu, Renyu Hu, Aishwarya Iyer, Edwin S. Kite, Daniel D. B.

Technik und Auswirkungen

Koll, Kay Wohlfarth, Emerson Whittaker, Heather Knutson, Robin Wordsworth, Caroline Morley und Laura Schaefer, 4. Mai 2026, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-02860-3 Laura Kreidberg ist die einzige Astronomin des MPIA, die an dieser Studie beteiligt war.

Weitere Forscher waren: Sebastian Zieba (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA), Brandon P.

Coy (Department of Geophysical Sciences, University of Chicago, USA), Aaron Bello-Arufe (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USA [JPL]), Kimberly Paragas (Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, USA), Xintong Lyu (Peking University, Beijing, China), Renyu Hu (The Pennsylvania State University, University Park, USA und JPL), Aishwarya Iyer (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA), Kay Wohlfarth (Technische Universität Dortmund, Deutschland).

Was die Studie zeigt

Die JWST-Beobachtungen, die in dieser Studie verwendet wurden, wurden im Rahmen des GO-Programms Nr. 1846 (Projektleitung: Laura Kreidberg, Mitprojektleitung: Renyu Hu) mit dem Titel „A Search for Signatures of Volcanism and Geodynamics on the Hot Rocky Exoplanet LHS 3844 b" durchgeführt.

Das MIRI-Konsortium umfasst die ESA-Mitgliedstaaten: Belgien, Dänemark, Frankreich, Deutschland, Irland, die Niederlande, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich.

Nationale Wissenschaftsorganisationen finanzieren die Arbeit des Konsortiums – in Deutschland die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Zu den teilnehmenden deutschen Einrichtungen gehören

Zu den teilnehmenden deutschen Einrichtungen gehören das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, die Universität Köln und die Hensoldt AG in Oberkochen, ehemals Carl Zeiss Optronics. Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für die Weltraumforschung.

Es handelt sich um ein internationales Programm, das Partnern ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Canadian Space Agency) geleitet wird. Das Spitzer-Weltraumteleskop wurde vom Jet Propulsion Laboratory des California Institute of Technology unter Vertrag mit der NASA betrieben.