Geschmolzener Exoplanet L 98-59 d verblüfft Forschung

Um den roten Zwergstern L 98‑59, rund 35 Lichtjahre von der Erde entfernt, kreist ein Planet, wie ihn die Astronomie bisher nicht kannte. Der Exoplanet L 98‑59 d ist etwa 1,6‑mal so groß wie die Erde, aber deutlich leichter – seine mittlere Dichte ist nur rund ein Drittel der Erddichte.

Bislang galten für solche Welten nur zwei Erklärungen: Entweder handelt es sich um einen kleinen Gasplaneten mit festerem Kern und aufgeblähter Hülle aus Wasserstoff und Helium. Oder um eine "Wasserwelt", die zum großen Teil aus flüssigem oder gefrorenem Wasser besteht und deshalb so leicht ist.

Ein Planet mit Meer aus Lava

Beobachtungen mit dem James‑Webb‑Weltraumteleskop (JWST) zeigen jedoch ein völlig anderes Bild. Das Team um Harrison Nicholls von der University of Cambridge und Forschende der Universität Oxford fand Hinweise auf eine dichte Atmosphäre mit sehr viel Schwefel und Wasserstoff. Das passt weder zu einem Gaszwerg noch zu einer Wasserwelt – beide Modelle können die große Menge an Schwefel in der Luft nicht erklären.

Mit Hilfe von Computersimulationen rekonstruierten die Forschenden, wie L 98‑59 d entstanden sein muss. Die einzige Variante, die zu allen Beobachtungen passt – Größe, geringe Dichte und Schwefelatmosphäre – geht davon aus, dass der Planet von Anfang an ungewöhnlich viel Wasser und Schwefel enthalten hat.

Magma-Ozean hält Atmosphäre am Leben

Nach dieser Modellrechnung besitzt L 98‑59 d einen relativ kleinen Eisenkern, darüber aber einen tausende Kilometer tiefen Ozean aus flüssigem Gestein. Dieser Magma‑Ozean gibt ständig Wasserstoff und Schwefelgase ab. So wird eine dichte Atmosphäre aufrechterhalten, die gleichzeitig wie eine Hitzefalle wirkt: Ein extremer Treibhauseffekt sorgt dafür, dass der Magma‑Ozean auch knapp fünf Milliarden Jahre nach der Entstehung des Planeten noch nicht erstarrt ist.

Ob es überhaupt eine feste Oberfläche gibt, ist unklar. Nicholls erklärt, eine dicke Kruste mit Kontinentalplatten wie auf der Erde sei äußerst unwahrscheinlich. Erwartet werde eher "eine dünne Haut aus dunklem Gestein, ähnlich wie auf Seen aus Lava auf der Erde". Weil der Planet seinem Stern vermutlich immer dieselbe Seite zuwendet (gebundene Rotation), könnte diese dünne Gesteinsschicht auf der Tagseite sogar noch dünner sein als auf der Nachtseite.

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Klassische Kategorien reichen nicht mehr

Für die Astronomie ist L 98‑59 d weit mehr als nur eine exotische Kuriosität. "Unsere Entdeckung legt nahe, dass die Kategorien, die Astronomen bislang zur Beschreibung kleiner Planeten verwenden, zu einfach sind", sagt Nicholls im Fachjournal "Nature Astronomy".

Der Forscher betont: "Dieser geschmolzene Planet spiegelt die große Vielfalt der Welten wider, die außerhalb des Sonnensystems existieren." L 98‑59 d könnte das erste bekannte Beispiel einer ganzen Klasse neuer Exoplaneten sein, bei denen Magma‑Ozeane und eine schwefelreiche Atmosphäre eng zusammenwirken. Künftige Beobachtungen mit dem James‑Webb‑Teleskop und anderen Instrumenten sollen nun zeigen, ob es in unserer kosmischen Nachbarschaft noch mehr solcher "Lavawelten" gibt – auch wenn dort Leben, wie wir es kennen, extrem unwahrscheinlich ist.