Die „lebensfreundliche zweite Erde“ von TOI-700d ist vielleicht keine lebensfreundliche zweite Erde

Es ist schon lange keine „zweite Erde“ mehr durch die Medienwelt getrieben worden. Das Thema begleitet mich ja schon seit ich angefangen habe öffentlich über Astronomie zu schreiben. Geht man nach der Anzahl der von den Medien verkündetene Entdeckungen von „zweiten Erden“ irgendwo im Weltall, dann müsste da draußen mittlerweile ein ganzer Haufen lebensfreundlicher Planeten rumschwirren. Aber so wie es bis jetzt immer der Fall war wenn so eine Entdeckung verkündet wird: Am Ende ist die „zweite Erde“ bei weitem nicht das, was die Schlagzeilen versprechen.

Zur Zeit überschlagen sich die Überschriften mal wieder: „TESS findet ersten habitablen Erdzwilling“. Oder: „Naher Erdzwilling ist lebensfreundlich“. Oder „Zweite Erde in bewohnbarer Zone entdeckt“. Oder „NASA-Satellit entdeckt zweite Erde“. Oder „Hier lässt es sich leben: Forscher entdecken vermutlich neue Erde“. Oder „Bewohnbarer Planet ist uns „relativ“ nah: Nasa-Satellit entdeckt zweite Erde“.

Was ist das los? Wer ist „TESS“ und ist „neue Erde“ wirklich so super lebensfreundlich? Fangen wir mit TESS an. Diese Abkürzung steht für Transiting Exoplanet Survey Satellite und bezeichnet ein Teleskop das die NASA ins All geschickt hat um dort nach den Planeten anderer Sterne zu suchen. Was TESS auch getan hat; mit Erfolg. Einer der gefundenen Planeten ist der, auf den sich die ganzen Schlagzeilen beziehen. Er hat die Bezeichnung „TOI-700d“, was ein wenig langweilig klingt aber eben eine der üblichen Katalogbezeichnungen ist. „TOI“ steht für „Tess Object of Interest“, also die Menge all der Sterne die prinzipiell interessant für die Arbeit mit TESS sind und 700 ist eben der 700te Eintrag in diesem Katalog. Das „d“ am Ende sagt, dass es der dritte Planet ist, der mit TESS um den Stern TOI-700 gefunden wurde (die anderen beiden heißen wenig überraschend TOI-700b und TOI-700c).

Was ist TOI-700d jetzt für ein Ding und wie lebensfreundlich ist es dort? Dazu kann man zum Beispiel schauen, was die NASA selbst dazu schreibt. Nämlich: „NASA Planet Hunter Finds its 1st Earth-size Habitable-zone World“. Da steckt schon wesentlich mehr Information drin und auch sehr viel richtigere Information als in den hysterischen Schlagzeilen der Medien. TOI-700d ist unter anderem deswegen außergewöhnlich, weil es der erste erdgroße („earth-sized“) Planet ist, den das Teleskop gefunden hat. Planeten sind um so schwerer zu entdecken, je kleiner sie sind und es ist gut zu wissen, dass TESS der ihm gestellte Aufgabe, erdgroße Planeten zu finden auch gewachsen ist. Dann steht da explizit „erdgroß“ und nicht „erdähnlich“. Was ein wichtiger Unterschied ist! Nur weil ein Planet in etwa die gleiche Größe wie die Erde hat, muss es dort noch lange nicht so sein wie bei uns. Die Venus etwa ist circa genau so groß wie die Erde und trotzdem eine lebensfeindliche Hitzehölle mit Temperaturen von über 450 Grad Celsius! Und schließlich erfahren wir aus der NASA-Schlagzeile noch, dass es sich um einen Planeten in der „habitablen Zone“ handelt.

Ich bin ja dafür (und damit nicht der einzige in der Astronomie), dass man das Konzept der habitablen Zone grundlegend überarbeitet; wenn nicht sogar ganz abschafft. Es ist nicht besonders hilfreich wenn es um darum geht herauszufinden wie die Bedingungen auf einem Planeten sind, schafft aber durch die Bezeichnung ständig Verwirrung und falsche Vorstellungen. Mit „habitabler Zone“ bezeichnet man den Bereich rund um einen Stern in dem es THEORETISCH auf der Oberfläche eines passenden Planeten nicht zu warm und nicht zu kalt sein KÖNNTE, so dass flüssiges Wasser und damit potenziell lebensfreundliche Bedingungen herrschen könnten. In der Praxis sagt es aber eigentlich genau nichts über die konkreten Bedingungen auf einem Planeten aus, wenn man weiß, das er sich in der habitablen Zone befindet.

Erstens ist es längst nicht eindeutig, wie genau man das Ausmaß der habitablen Zone definiert. Im Sonnensystem kann man sie zum Beispiel so definieren, dass nicht nur die Erde sondern auch Mars und Venus in ihr zu liegen kommen. Erde, Mars und Venus sind aber komplett unterschiedliche Himmelskörper mit komplett unterschiedlichen Bedingungen. Die Venus ist lebensfeindlich heiß, der Mars ist lebensfeindlich kalt und nur auf der Erde ist es angenehm. Den Konventionen der Astronomie entsprechend würde man aber alle drei als „erdgroß“ (oder sogar „erdähnlich“, was ebenfalls nur mit der Größe zu tun hat) bezeichnen. Wir haben im Sonnensystem als drei erdgroße Planeten in der habitablen Zone von denen nur einer lebensfreundlich ist. Dass die Erde das ist und die anderen beiden nicht liegt an den Atmosphären der Himmelskörper. An der Zusammensetzung dieser Atmosphären. An ihren Magnetfeldern. An ihrer geologischen Aktivität (bzw. Inaktivität). Es gibt jede Menge Faktoren die bestimmen wie die Bedingungen auf der Oberfläche eines Planeten wirklich sind und der Abstand vom Stern ist nur einer davon.

Zu wissen, ob ein Planet sich in der habitablen Zone befindet oder nicht ist zwar durchaus relevant. Darüber ob der Planet lebensfreundlich ist oder nicht sagt das aber noch absolut nichts aus. Der Stern TOI-700 wird von drei Planeten umkreist. Zwei davon befinden sich sehr nahe am Stern, außerhalb der habitablen Zone. TOI-700d aber gerade noch so am inneren Rand der habitablen Zone. Die drei Planeten waren schon einige Zeit bekannt; man hatte aber die Eigenschaften des Sterns zuvor falsch klassifiziert und damit auch die Größe der Planeten überschätzt. Nachdem man herausfand, dass der Stern viel kleiner ist als ursprünglich gedacht, konnte man auch die Größe der Planeten nach unten korrigieren und stellte fest dass TOI-700d ungefähr 20% größer als die Erde ist und damit als „erdgroß“ klassifiziert werden kann.

Ein erdgroßer Planet in der habitablen Zone: Das ist spannend – aber wir haben schon einige solcher Himmelskörper entdeckt. TOI-700d ist „nur“ der erste, der von TESS gefunden wurde. Die Frage, die die Öffentlichkeit und die Medien am meisten interessiert ist aber: Herrschen dort lebensfreundliche Bedingungen? Größe und Position des Planeten sagen uns, dass es zumindest nicht ausgeschlossen ist, dass es dort lebensfreundlich sein könnte. Aber ohne weitere Daten kann man darüber hinaus nichts sagen. Und genau das kann man auch in den Fachartikeln der Forscherinnen und Forscher lesen (die zu studieren sich wohl niemand in den Medien die Mühe gemacht hat). Es sind drei Stück die veröffentlicht wurden und der dritte ist der für diese Frage relevante Text: „The First Habitable Zone Earth-sized Planet from TESS. III: Climate States and Characterization Prospects for TOI-700 d“. Gabrielle Suissa von der NASA und ihre Kolleginnen und Kollegen haben darin anhand der vorhandenen Daten mit Computersimulationen untersucht, was für klimatische Bedingungen auf TOI-700d prinzipiell möglich wären. Sie kommen zu dem Schluss, dass der Planet in vielen Fällen tatsächlich das Potential hat, lebensfreundlich zu sein. Ob er es aber auch wirklich ist, wissen wir nicht. Denn wir wissen nicht, welche der Computersimulationen die Realität beschreibt und welche nicht weil wir derzeit keine Daten zum Beispiel über die Atmosphäre haben. Und so schnell auch nicht kriegen werden…

Suissa et al schreiben: „Unfortunately, the spectral feature depths from the resulting transmission spectra and the peakflux and variations from our synthesized phase curves do not exceed 10 ppm. This will likely prohibit the James Webb Space Telescope ( JWST) from characterizing its atmosphere; however, this motivates the community to invest in future instrumentation that perhaps can one day reveal the true nature of TOI-700 d“

Was so viel heißt wie: Die beobachtbaren Anzeichen die uns entscheiden lassen würden, welche Bedingungen auf TOI-700d wirklich herrschen sind sehr schwach und schwierig zu sehen. Selbst die neuen großen Teleskope der nächsten Generation wie das James Webb Weltraumteleskop werden das vermutlich nicht schaffen. Aber hoffentlich sind Planeten wie TOI-700d ein Anreiz, noch bessere Instrumente zu bauen, mit denen man so etwas vernünftig untersuchen kann.

Wir wissen also nicht, ob TOI-700d lebensfreundlich ist oder nicht. Und wir werden es so schnell auch nicht herausfinden. Wenn ich spekulieren sollte würde ich sagen: Eher nicht. Denn der Stern den der Planet umkreist ist nicht so wie die Sonne. Es handelt sich um einen roten Zwergstern, der wesentlich schwächer leuchtet als unser Stern. Das heißt, Planeten müssen ihm auch viel näher sein um ausreichend Licht und Wärme abzubekommen. Die Erde braucht 365 Tage um die Sonne zu umkreisen; TOI-700d ist seinem Stern so nahe dass er eine Runde in nur 37 Tagen schafft (und trotzdem noch ein bisschen weniger Energie abkriegt als die Erde von der Sonne)! Bei dieser geringen Distanz zwischen Planet und Stern wirken sehr starke Gezeitenkräfte, so wie ja auch zwischen Erde und Mond. Und so wie bei Erde und Mond haben die Gezeiten des Sterns auch die Rotation des Planeten beeinflusst. Von der Erde aus gesehen zeigt der Mond uns immer die selbe Seite. Und TOI-700d zeigt immer die selbe Seite in Richtung Stern. Anders gesagt: Eine Hälfte des Planeten ist ständig hell; die andere immer dunkel. Eine ist enorm heiß, die andere enorm kalt. Ob es in so einem Fall überhaupt Regionen geben kann, in denen angenehme Bedingungen herrschen; ob eine passende Atmosphäre vielleicht für einen planetenweiten Temperaturausgleich sorgen kann: All das wissen wir derzeit nicht.

Die Entdeckung von TESS ist großartig. Sie zeigt uns, dass das Gerät in der Lage ist zu tun, für das es ins All geschickt wurde. Sie hat uns ein äußerst interessantes Planetensystem gezeigt das wir in den kommenden Jahren erforschen können. Sie hat uns wieder einmal gezeigt, dass erdgroße Planeten keine Seltenheit sind. Sie hat uns gezeigt das es sich lohnt, nach einer echten „zweiten Erde“ zu suchen und wie schwierig es ist, sie zu finden. Und die mediale Hysterie hat nicht nur ebenfalls ein weiteres Mal gezeigt wie schlecht bei naturwissenschaftlichen Themen immer noch viel zu oft recherchiert wird. Sondern auch, dass die „zweite Erde“ eben niemanden kalt lässt: Wir wollen wissen, ob die Erde einzigartig ist. Wir wollen wissen, ob wir allein sind oder nicht. Wir wünschen uns so sehr, dass es anderswo noch Welten wie die unsere gibt, dass wir bereit sind jegliche Skepsis über Bord zu werfen und schon angesichts vager Hinweise auf eine „zweite Erde“ unsere Begeisterung über die realen Fakten dominieren lassen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind genau so fasziniert von der Vorstellung eines anderen lebensfreundlichen Planeten. Und tun ihr bestes, endlich und möglichst schnell eine Antwort auf diese große und fundamentale Frage zu finden. Aber man tut ihnen keinen Gefallen, wenn man ihre Forschung durch schlechte, falsche und hysterische Medienberichte abwertet. Wenn es eine zweite Erde gibt, dann WERDEN wir sie irgendwann auch finden! DANN ist Zeit zu feiern; Zeit für Begeisterung – wenn die Medien aber schon in den Jahren davor ständig und fälschlicherweise so eine Entdeckung verkündet haben, dann interessiert sich niemand mehr dafür wenn sie irgendwann wirklich gemacht wird.