Bericht fordert direkte Bilder von erdähnlichen Exoplaneten


Die Nationalen Akademien der Wissenschaften, Ingenieurwissenschaften und Medizin(NASEM) in Washington, D.C., hat gerade ein neues veröffentlichtvom Kongress mandatierter Berichtdie darauf abzielt, die Erforschung von Exoplaneten durch Wissenschaftler in den kommenden Jahren zu leiten. Der Bericht fordert die NASA unter anderem auf, eine umfassendeDirect Imaging Mission– mit einem neuen fortschrittlichen Weltraumteleskop – zu studierenWie ErdeExoplaneten, die Sterne umkreisen, die unserer Sonne ähnlich sind. Der Bericht heißtExoplaneten-Wissenschaftsstrategie.

In den letzten Jahren ist die Zahl der bekannten Exoplaneten oder Planeten, die ferne Sonnen umkreisen, explodiert. Im Moment gibt es3.779 bestätigte Planeten, plus weitere 2.737 Kandidaten, die auf die Verifizierung warten. Wie viele wurden direkt abgebildet? Weniger als zwei Dutzend, laut WikipediaListe der direkt abgebildeten Exoplaneten.


Viele der entdeckten Exoplaneten kreisen in der Nähe ihrer Sterne, und daher sind Bilder äußerst schwierig abzubilden. Viele sind Gasriesen wie Jupiter und Saturn, aber andere sind kleiner und felsiger, wie die Erde. Diese felsigen Welten wären am schwierigsten abzubilden, aber sie sind für Astronomen und Wissenschaftler von besonderem Interesse, da zumindest einige von ihnen das Potenzial dazu habenbewohnbarund vielleicht sogar das Leben als Gastgeber.

Wenn Wissenschaftler von sprechenWie ErdeExoplaneten beziehen sie sich im Grunde auf Gesteinsplaneten ähnlicher Größe wie die Erde. Mit den begrenzten Informationen, die wir derzeit über diese Welten haben, ist noch nicht bekannt, wie viele davon habenaktuellÄhnlichkeiten mit der Erde in Bezug auf Wasser, Atmosphäre, Zusammensetzung, Bewohnbarkeit usw. Diese Informationen zu erhalten, ist der nächste Schritt in der Exoplanetenforschung. Aus dem Bericht:

Das letzte Jahrzehnt hat bemerkenswerte Entdeckungen bei der Erforschung von Exoplaneten gebracht. Hand in Hand mit diesen Fortschritten ist ein theoretisches Verständnis der unzähligen Prozesse gereift, die die Entstehung und Entwicklung von Planeten bestimmen, angetrieben durch die Lawine unerwarteter Entdeckungen. Die Wertschätzung der Faktoren, die einen Planeten lebensfreundlich machen, hat an Komplexität zugenommen, ebenso wie das Verständnis für den Kontext fürBiosignaturen, die aus der Ferne erkennbaren Aspekte der Atmosphäre oder Oberfläche eines Planeten, die das Vorhandensein von Leben offenbaren.

Das Cover des neuen Berichts,Exoplaneten-Wissenschaftsstrategie 2018, von den National Academies of Sciences, Engineering and Medicine.




Es gibt zwei Hauptziele, die im Bericht beschrieben werden:

Um die Entstehung und Entwicklung von zu verstehenPlanetensystemeals Produkte der Sternentstehung und charakterisieren die Vielfalt ihrer Architekturen, Kompositionen und Umgebungen.

Um genug über Exoplaneten zu lernen, um sie potenziell zu identifizierenbewohnbare Umgebungenund suchen Sie nach wissenschaftlichen Beweisen für Leben auf Welten, die andere Sterne umkreisen.

Das übergeordnete Ziel besteht darin, sowohl Theorie als auch Beobachtungen zu verwenden, um nach Beweisen für vergangenes und gegenwärtiges Leben anderswo im Universum zu suchen. Gesteinsplaneten wie die Erde stehen im Mittelpunkt, wenn man bedenkt, wie sich das Leben hier entwickelt hat. Eine wachsende Zahl solcher Welten wurde von verschiedenen Missionen und Teleskopen wie demKepler-Weltraumteleskop, darunter auch solche in ihren Sternen‘bewohnbare Zonen, obwohl die meisten ziemlich weit entfernt sind. Das neueTESSMission, die erst vor wenigen Monaten gestartet wurde, sucht derzeit nach ähnlichen Planeten, die näher an unserem eigenen Sonnensystem liegen.


Ein wesentlicher Aspekt dieses Ziels ist es,direkt Bilddiese Planeten, die Finanzierung und langfristige Überwachung erfordern, um Ergebnisse zu sehen. Der Bericht empfiehlt die Verwendung von Instrumenten, die einen Exoplaneten direkt abbilden können, indem sie das von den Muttersternen emittierte Licht blockieren – wie zKoronagraphoderSternenschatten.

In der Lage zu sein, die tatsächlichen Bedingungen auf einigen dieser felsigen Welten zu bestimmen – oder sogar mögliche Biosignaturen zu erkennen – würde ein spannendes neues Kapitel in der Exoplanetenforschung aufschlagen. Andere neuere Studien haben gezeigt, dass sogar Planeten vollständig mit Wasser bedeckt sind – wie einigeWasserweltenangenommen werden – möglicherweise Leben unterstützen könnten (sowohl Wasser als auch geologisch aktive Landmassen werden als notwendig für das Leben auf der Erde angesehen). Solche Entdeckungen erhöhen die Möglichkeit, dass viele Welten in der Lage sind, Leben zu unterstützen, nicht nur solche, die eher „erdähnlich“ sind.

Künstlerisches Konzept eines erdgroßen Exoplaneten, der den Stern TRAPPIST-1 umkreist. Eine wachsende Zahl solcher Welten wird nun entdeckt. Wie viele von ihnen könnten das Leben unterstützen? Bild über ESO/M. Kornmesser.

Zusätzlich zu den neuen direkten Bildgebungsfunktionen stellt der Bericht auch fest, dass andere bodengestützte Beobachtungen unerlässlich sein werden. Dazu gehört auch die ZukunftRiesen-Magellan-Teleskopund die vorgeschlageneDreißig-Meter-Teleskop. Diese Teleskope könnten nicht nur fortschrittliche bildgebende und spektroskopische Fähigkeiten ganzer Planetensysteme bieten, sie könnten auchmolekularer Sauerstoff– ein potenzieller Biomarker – in der Atmosphäre von Gesteinsplaneten. Der Bericht empfiehlt außerdem, dass die National Science Foundation in beide Teleskope investieren sollte, um einen Zugang zum ganzen Himmel zu ermöglichen.


Das Kepler-Weltraumteleskop, das sich nun seinem Ende seiner Mission nähert, hat Sterne in relativer Nähe betrachtet, während TESS Sterne noch näher in der unmittelbaren Nachbarschaft unserer Sonne fokussieren wird. Ein weiteres Weltraumteleskop, dasWeitfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop(WFIRST), viel weiter entfernte Sterne betrachten, für die wir noch wenig Informationen über Planeten haben, und eine große Mission mit direkter Bildgebung ermöglichen. WFIRST erhielt die höchste Priorität der Akademien in der2010 Astronomie und Astrophysik Dekadischer Survey.

Darüber hinaus empfiehlt der Bericht, dass dieJames Webb Weltraumteleskopsollte verwendet werden, um zu Beginn ihrer Mission systematisch Daten über die Atmosphären von Exoplaneten zu sammeln.

Das Modell der interdisziplinären Kollaborationsinitiative der NASA – dieNexus für Exoplaneten-Systemwissenschaften– sollte auch durch die Unterstützung eines bereichsübergreifenden Forschungsvorhabens erweitert werden, in dem Vorschläge für interdisziplinäre Forschung eingereicht werden. Der Bericht fordert die NASA auch auf, ein robustes individuelles Ermittlerprogramm zu unterstützen – einschließlich Zuschüssen für theoretische, Labor- und bodengestützte Teleskopuntersuchungen, um den wissenschaftlichen Nutzen von Exoplanetenmissionen vollständig zu realisieren.

Das Planetary Habitability Laboratory listet derzeit 55 bekannte Exoplaneten als potenziell bewohnbar auf, einschließlich dieser „Top“-Planeten. Bild via PHL @ UPR Arecibo (pal.upr.edu) 2. Juli 2018.

Der Bericht geht jedoch noch weiter und beschränkt sich nicht nur auf wissenschaftliches Interesse. Er erkennt auch ein weiteres sehr wichtiges Thema an – die Diskriminierung und Belästigung, die in der wissenschaftlichen Belegschaft herrschen, und wie sich dies auf die Exoplaneten-Forschungsgemeinschaft auswirken kann, indem es Hindernisse für die Teilnahme von Menschen aus bestimmten demografischen Gruppen darstellt:

Um das wissenschaftliche Potenzial und die Exzellenzmöglichkeiten zu maximieren, sollten Institutionen und Organisationen konkrete Schritte unternehmen, um Diskriminierung und Belästigung zu beseitigen und Wissenschaftler aus unterrepräsentierten Gruppen proaktiv zu rekrutieren und zu halten.

Fazit: Die Entdeckung einer wachsenden Zahl erdgroßer Exoplaneten, von denen einige potenziell bewohnbar sind, ist eine der aufregendsten Entwicklungen in der Weltraumforschung. Der neue Bericht von NASEM fordert die NASA auf, detailliertere Beobachtungen dieser Welten zu einer Priorität zu machen, was eine großartige Nachricht ist. Solche Studien in naher Zukunft könnten zu einer der wichtigsten Entdeckungen der Geschichte führen –eine andere bewohnte Welt.

Quelle: Exoplanet Science Strategy 2018

Über die National Academies of Sciences, Engineering and Medicine