Mit dem James-Webb-Weltraumteleskop und dem zukünftigen Weltraumteleskop ARIEL haben sich neue Beobachtungsmöglichkeiten von Himmelskörpern ergeben – so können nun exoplanetare Atmosphären noch besser untersucht werden. Dies will sich auch die Planetologin Lena Noack zunutze machen: „Viele Studien zu Exoplaneten beschäftigen sich mit Biosignaturen, z.B. bestimmten Atmosphärengasen, die auf der Erde nur durch das Vorhandensein von Leben erklärt werden können. Um falschen Interpretationen vorzubeugen, müssen wir allerdings zuerst das mögliche Spektrum von abiotischen Atmosphären verstehen - auch um deren Potenzial abschätzen zu können, dass dort irgendwann einmal Leben entstehen könnte. Nicht alle Planeten gleichen der Erde. Dort draußen kann es noch ganz andere Arten von Gesteinsplaneten geben", erläutert die Wissenschaftlerin der Freien Universität Berlin.

Auf besonders außergewöhnliche Exoplaneten (hier Klasse X-Planeten genannt) wird sich das „DIVERSE“-Projekt konzentrieren – Planeten, die eine stark reduzierte Chemie in ihrem Inneren besitzen. Das Ergebnis davon wäre eine Atmosphäre, welche sich durch vulkanische Ausgasung bildet und doch ganz anders aussehen würde als auf der Erde oder ihren Nachbarplaneten. Zumindest für einige Zeit wäre die Atmosphäre von flüchtigem Wasserstoff dominiert. Tatsächlich würden diese Planeten sogar eher den Eisriesen wie Neptun im Sonnensystem ähneln - dort bildet sich die Atmosphäre bereits während der Planetenentstehung aus der Akkretionsscheibe und wird daher von Wasserstoff und Helium dominiert. Der direkte Nachweis von Helium erweist sich allerdings immer noch als sehr schwierig, auch wenn es in den letzten Jahren dazu viele Fortschritte gab. Die von Lena Noack postulierten Klasse-X Planeten würden sich somit bisher in der Gruppe der Neptun-ähnlichen Planeten verbergen - "sozusagen die Akte X der Planeten".

"Könnten wir einen Exoplaneten entdecken, dessen Atmosphäre hauptsächlich aus Wasserstoff ohne große Heliumvorkommen bestehen würde, dann könnten wir dies nur durch einen Klasse-X Planeten erklären", sagt Lena Noack. Die Detektion eines solchen Planeten hätte große Auswirkungen auf die Forschercommunity. Die benötigte stark reduzierte Chemie in solch einem Planeten würde darauf hindeuten, dass - anders als bei den Gesteinsplaneten im Sonnensystem - das Metall und Gestein im Inneren sich nicht in einen Kern und einen darüber liegenden Mantel getrennt haben, sondern für lange Zeit durchmischt blieben. Mit theoretischen Modellen wird Lena Noack mit ihrer Gruppe nun die wichtigen Grundlagen liefern, um vielversprechende Kandidaten von Klasse X-Planeten für Beobachtungsstudien zu identifizieren. "Falls wir sogar mehrere Klasse X-Planeten finden können, dann erlaubt uns dies statistisch zu verstehen, welche Planetenmassen und Zusammensetzungen zu einem erdähnlichen Planeten führen können, und welche zu ganz anderen, im Sonnensystem nicht vorhandenen, Welten führen können."

Prof. Dr. Lena Noack ist seit 2017 Professorin an der Freien Universität Berlin und beschäftigt sich mit der geodynamischen Modellierung planetarer Prozesse. Nach einem Mathematikstudium an der Humboldt-Universität zu Berlin und ihrer Promotion am Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt am Institut für Planetenforschung, wechselte sie 2012 für mehrere Jahre zur Königlichen Sternwarte Belgiens in Brüssel, bevor sie zur Freien Universität und damit nach Berlin zurückkehrte. Sie beschäftigt sich hauptsächlich mit dem Zusammenhang zwischen Planeteninnerem und -atmosphäre, und mit der Charakterisierung von potenziell erdähnlichen Exoplaneten um unsere Nachbarsterne.

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