Morgennebel wie auf der Erde?Wolken aus Gestein auf Exoplaneten beobachtet
Auf einem fernen Gasriesen, der bei über 1000 Grad Celsius in der Hitze seines Sterns glüht, entdecken Astronomen ein besonderes Wetterphänomen: Jeden Morgen ziehen dort Wolken aus verdampftem Gestein auf, die sich bis zum Abend wieder auflösen.
Sogenannte Heiße Jupiter sind exotische Welten, die ihre Sterne in extremer Nähe umkreisen - näher noch als Merkur unsere Sonne. Deshalb herrschen auf ihnen auch Temperaturen von mehr als 1000 Grad Celsius, was ihnen den Spitznamen eingebracht hat. Nun ist es einem Forschungsteam gelungen, auf einem dieser glühend heißen Planeten einen täglichen Wolkenzyklus nachzuweisen - mit Sandwolken, die jeden Morgen aufziehen und bis zum Abend wieder verschwinden.
Schauplatz der Entdeckung ist WASP-94A b, ein Gasriese im Sternbild Mikroskop, fast 700 Lichtjahre von der Erde entfernt. Mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) beobachteten die Forscher den Planeten, während er vor seinem Stern vorbeizog. Sie untersuchten dabei die Morgen- und Abendseite des Planeten. Das Ergebnis, das jetzt im Fachmagazin "Science" veröffentlicht wurde: Während die Morgenseite von dichten Wolken aus Magnesiumsilikat - einem auch in Gesteinen der Erde verbreiteten Mineral - durchzogen ist, herrscht am Abend klarer Himmel.
Für David Sing, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften, ist das ein Befreiungsschlag nach zwei Jahrzehnten Frust. "Wir wissen schon länger, dass Wolken auf Heißen Jupitern allgegenwärtig sind, was ärgerlich ist, weil es so ist, als würde man versuchen, den Planeten durch ein beschlagenes Fenster zu betrachten", sagte Sing laut einer Mitteilung.
Durch den nun von Wolken ungetrübten Blick konnten die Astronomen die Zusammensetzung des Planeten genauer analysieren. Frühere Messungen mit dem Hubble-Teleskop hatten WASP-94A b hundertfach mehr Sauerstoff und Kohlenstoff zugesprochen als dem heimischen Jupiter - ein Wert, der mit gängigen Theorien zur Planetenentstehung kaum zu erklären war. Die neuen JWST-Daten korrigieren das deutlich nach unten: Der Planet enthält nur etwa die fünffache Menge dieser Elemente und ähnelt damit unserem Jupiter weit mehr als gedacht.
Weitere Exoplaneten im Fokus
Wie genau die Sandwolken am Tag verschwinden, ist noch nicht abschließend geklärt. Die Forscher halten zwei Szenarien für plausibel: Entweder reißen mächtige Winde die Wolken auf der kühleren Nachtseite in die Höhe, um sie auf der heißen Tagseite wieder in die Tiefe des Planeten zu drücken und damit aus dem Blickfeld zu begraben. Oder die Wolken verdampfen schlicht in der Gluthitze des Tages - ähnlich wie Morgennebel sich auf der Erde in der Sonne auflöst, nur in einem extremen Maßstab.
Die von den Forschern verwendete Methode könnte die Exoplanetenforschung nachhaltig prägen. Schon jetzt hat das Team acht weitere Heiße Jupiter untersucht und auf zwei davon - WASP-39 b und WASP-17 b - denselben charakteristischen Wolkenzyklus entdeckt. Das Phänomen ist also kein Einzelfall, sondern könnte typisch für eine ganze Klasse von Gasriesen sein. Im nächsten Schritt will Sings Team mit einem neuen, groß angelegten JWST-Programm das Wolkenwetter auf einer breiten Palette von Exoplaneten studieren - darunter auch ein exzentrischer Gasriese, der in der habitablen Zone seines Sterns kreist.