Eine fremde Welt mit Eis, Ozean und vielleicht einer Chance für Leben
Stell dir einen Planeten vor, auf dem die Sonne niemals auf- und niemals untergeht. Auf der einen Seite ist immer Tag. Auf der anderen Seite ist immer Nacht. Kein Morgen, kein Abend, kein Wechsel der Jahreszeiten wie bei uns. Nur eine dauerhafte, festgelegte Welt aus Licht und Dunkelheit.
Genau so könnte LHS 1140 b sein. Dieser Planet ist rund 48 Lichtjahre von der Erde entfernt und umkreist einen kleinen, kühlen roten Zwergstern. Er braucht für einen Umlauf nur etwa 24,7 Tage. Seine Masse liegt bei ungefähr dem 5,6-Fachen der Erde, sein Radius bei etwa dem 1,7-Fachen der Erde. Damit gehört er zu den sogenannten Supererden – also Planeten, die größer und schwerer als die Erde sind, aber deutlich kleiner als Gasriesen wie Neptun oder Jupiter.
LHS 1140 b ist für die Forschung besonders spannend, weil er in der habitablen Zone seines Sterns liegt. Das ist der Bereich, in dem Temperaturen grundsätzlich so sein können, dass flüssiges Wasser auf der Oberfläche möglich ist. Das heißt noch lange nicht, dass dort wirklich Meere, Wolken oder sogar Lebewesen existieren. Aber es bedeutet: Dieser Planet liegt in einer Entfernung zu seinem Stern, die ihn zu einem echten Kandidaten für lebensfreundliche Bedingungen macht.
Warum dieser Planet so anders ist als die Erde
Unsere Erde dreht sich frei und wird rundum von der Sonne beschienen. Tag und Nacht wechseln ständig. Das verteilt Wärme, beeinflusst Winde, Ozeane, Wetter und das ganze Leben.
Bei LHS 1140 b ist die Lage wahrscheinlich ganz anders. Weil der Planet seinem Stern sehr nahe ist, gehen Fachleute davon aus, dass er gezeitengebunden ist. Das bedeutet: Er zeigt seinem Stern vermutlich immer dieselbe Seite, ähnlich wie der Mond der Erde immer fast dieselbe Seite zeigt. Eine Hälfte wäre dann dauernd beleuchtet, die andere läge dauerhaft in Dunkelheit.
Auf den ersten Blick klingt so eine Welt lebensfeindlich. Man könnte denken: Die Tagseite wird zu heiß, die Nachtseite zu kalt, und damit ist alles verloren. Doch moderne Klimamodelle zeigen, dass es komplizierter ist. Wenn ein Planet eine ausreichend dichte Atmosphäre besitzt und vielleicht sogar Ozeane hat, kann Wärme teilweise um den ganzen Planeten transportiert werden. Winde und Meeresströmungen wirken dann wie ein riesiges Verteilungssystem. Dadurch könnte der Unterschied zwischen brennender Tagseite und gefrorener Nachtseite deutlich abgeschwächt werden.
Gerade deshalb ist LHS 1140 b so interessant: Er könnte zwar eine Welt extremer Gegensätze sein, aber eben nicht unbedingt eine tote Welt.
Der „Augapfelplanet“ – was bedeutet das?
Der Ausdruck Augapfelplanet klingt erst einmal wie Science-Fiction, ist aber ein echter Begriff aus der Exoplanetenforschung. Gemeint ist ein Planet, dessen Oberfläche größtenteils vereist sein könnte, während sich in der ständig beleuchteten Region ein Bereich mit flüssigem Wasser hält. Von außen betrachtet würde das wie ein Auge wirken: außen dunkel oder weiß gefroren, in der Mitte eine rundliche „Pupille“ aus offenem Wasser.
Für LHS 1140 b ist genau so ein Bild vorgeschlagen worden. Neue Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop sowie aktuelle Modelle sprechen dafür, dass der Planet keine typische Mini-Neptun-Welt mit dicker Wasserstoffhülle sein muss, sondern eher eine Wasserwelt oder eisige Supererde sein könnte. Falls er eine Atmosphäre besitzt, die eher an schwerere Gase wie Stickstoff erinnert, könnte sich auf der Sternseite eine Art „Bull’s-Eye“-Ozean bilden – also ein begrenzter Bereich offenen Wassers inmitten einer sonst kalten, eisigen Welt. In einer veröffentlichten Modellrechnung war von einer offenen Wasserregion mit etwa 4000 Kilometern Durchmesser die Rede.
Wichtig ist dabei: Dieser Ozean ist noch nicht direkt gesehen worden. Niemand hat bisher ein Foto von LHS 1140 b gemacht, auf dem man Wasserflächen erkennen könnte. Was wir haben, sind Messdaten und darauf aufbauende Modelle. Das ist ernsthafte Wissenschaft, aber eben noch kein endgültiger Beweis.
Was hat James Webb tatsächlich herausgefunden?
Das James-Webb-Weltraumteleskop kann bei manchen Exoplaneten das Licht des Sterns untersuchen, das beim Transit durch mögliche Atmosphärenschichten des Planeten gefiltert wird. So lassen sich Hinweise auf die Zusammensetzung einer Atmosphäre gewinnen.
Bei LHS 1140 b deutet die bisherige Auswertung darauf hin, dass der Planet mit hoher Wahrscheinlichkeit kein leichter, gasreicher Mini-Neptun ist. Stattdessen passt er besser zu einer dichteren Welt, möglicherweise mit einem hohen Wasseranteil. Es gibt außerdem Hinweise darauf, dass eine Atmosphäre aus schwereren Molekülen, etwa mit viel Stickstoff, möglich sein könnte. Genau so eine Atmosphäre wäre wichtig, weil sie Wärme speichern und verteilen könnte.
Noch sind diese Ergebnisse aber nicht das letzte Wort. Sterne vom Typ roter Zwerg machen die Messungen schwierig, weil ihre Oberflächenaktivität die Daten beeinflussen kann. Flecken und helle Regionen auf dem Stern können das Signal verfälschen. Deshalb braucht man weitere Beobachtungen, um sicherer zu werden.
Wie könnten die Bedingungen dort wirklich aussehen?
Wenn LHS 1140 b tatsächlich gezeitengebunden ist und eine Atmosphäre besitzt, dann wäre seine Welt wahrscheinlich in mehrere Klimazonen geteilt.
Direkt unter dem Stern läge der hellste und wärmste Bereich. Dort könnte sich, wenn genug Druck und geeignete Temperaturen herrschen, flüssiges Wasser halten. Weiter außen würde die Temperatur sinken. Das Wasser könnte zu Eis erstarren. Noch weiter in Richtung Nachtseite wäre die Oberfläche womöglich vollständig gefroren. Auf der dunklen Seite könnten extreme Minustemperaturen herrschen.
Besonders spannend wäre die sogenannte Terminatorszone. Das ist der Übergangsbereich zwischen Tag- und Nachtseite. Dort stünde der Stern immer knapp über dem Horizont oder knapp darunter. Auf einem solchen Planeten könnte diese Zone ein ringförmiger Gürtel mit vergleichsweise gemäßigten Bedingungen sein. Manche Forschende halten genau solche Regionen auf gezeitengebundenen Welten für besonders interessant, weil dort weder die Hitze der Tagseite noch die Kälte der Nachtseite voll zuschlagen würden.
Allerdings hängt alles an einer großen Frage: Hat der Planet wirklich eine stabile Atmosphäre? Denn ohne ausreichende Atmosphäre könnte die Nachtseite so kalt werden, dass Gase ausfrieren oder Wärme kaum noch transportiert wird. Mit Atmosphäre dagegen könnte die Welt überraschend stabil sein.
Könnte dort Leben existieren?
Die ehrliche wissenschaftliche Antwort lautet: Wir wissen es nicht. Aber wir können überlegen, welche Art von Leben unter solchen Bedingungen am ehesten möglich wäre.
Wenn es auf LHS 1140 b Leben gibt, dann wäre einfaches Leben deutlich wahrscheinlicher als komplexes. Auf der Erde entstand das Leben ebenfalls nicht mit Pflanzen, Tieren oder Menschen, sondern mit winzigen, einfachen Organismen. Mikroben, die mit Wasser, Mineralien und chemischer Energie auskommen, sind aus wissenschaftlicher Sicht die realistischste Möglichkeit.
Auf LHS 1140 b könnte solches Leben zum Beispiel in folgenden Umgebungen vorkommen:
In flachen Wasserzonen des offenen Ozeanbereichs, falls dort dauerhaft flüssiges Wasser existiert.
An der Grenze zwischen Eis und offenem Wasser, wo Nährstoffe und Temperaturunterschiede günstige Bedingungen schaffen könnten.
Im Untergrund, geschützt vor Strahlung, vielleicht in wasserführenden Gesteinsschichten.
An hydrothermal aktiven Zonen am Meeresboden, falls der Planet geologisch aktiv ist.
Das klingt spekulativ, ist aber nicht willkürlich. Auf der Erde gibt es Mikroorganismen in kochend heißen Quellen, unter kilometerdickem Eis, in salzigen Seen, in tiefem Gestein und an schwarzen Rauchern am Meeresboden. Leben kann erstaunlich robust sein, solange es Energiequellen und einen gewissen chemischen Rahmen gibt.
Was wäre das größte Problem für Leben dort?
Das größte Problem wäre wahrscheinlich nicht nur die Kälte oder die Dunkelheit, sondern der Stern selbst.
LHS 1140 ist ein roter Zwerg. Solche Sterne sind klein und langlebig, aber sie können auch aktiv sein. Viele rote Zwerge senden starke Strahlungsausbrüche, darunter UV- und Röntgenstrahlung. Diese Strahlung kann Atmosphären angreifen und die Oberflächenbedingungen verschlechtern. Selbst wenn ein Planet in der habitablen Zone liegt, ist damit also noch nicht automatisch gesagt, dass seine Oberfläche wirklich freundlich für Leben ist.
Falls LHS 1140 b eine dichte Atmosphäre und vielleicht ein Magnetfeld besitzt, könnte das helfen. Eine Atmosphäre kann schädliche Strahlung teilweise abschirmen. Ein Magnetfeld könnte geladene Teilchen ablenken. Ob LHS 1140 b so etwas hat, wissen wir bisher aber nicht.
Und wenn es dort sogar komplexes oder humanoides Leben gäbe?
Hier muss man sehr sauber bleiben: Für komplexes, tierähnliches oder sogar humanoides Leben gibt es überhaupt keinen Hinweis. Trotzdem kann man sich wissenschaftlich überlegen, mit welchen Bedingungen solches Leben fertig werden müsste, falls es sich dort im Laufe sehr langer Zeit tatsächlich entwickelt hätte.
Zuerst müsste es mit einem Himmel leben, der sich kaum verändert. Auf der Tagseite gäbe es nie Nacht. Auf der Nachtseite nie Tag. In der Übergangszone stünde der Stern möglicherweise ständig tief am Horizont. Ein Tagesrhythmus wie auf der Erde würde fehlen. Lebewesen müssten ihren Schlaf- und Aktivitätsrhythmus also anders organisieren – vielleicht über innere Uhren, Temperaturzyklen, Gezeiten, saisonale Schwankungen oder soziale Strukturen. Diese Umstellung wäre tiefgreifend.
Dann käme die Schwerkraft. LHS 1140 b ist massereicher als die Erde. Je nach genauer Zusammensetzung dürfte die Oberflächengravitation spürbar höher sein als bei uns. Für mögliche größere Lebewesen hieße das: kräftigere Stützstrukturen, kompaktere Körper, stärkere Muskulatur und wahrscheinlich keine allzu filigranen, hoch aufragenden Formen wie in vielen Science-Fiction-Filmen. Ein humanoides Wesen dort wäre also vermutlich eher gedrungen, robust und muskulös, nicht schlank und zerbrechlich. Diese Folgerung ist eine plausible Ableitung aus Masse und Radius des Planeten, auch wenn wir keine direkten Daten zu seiner tatsächlichen Oberflächengravitation in bewohnbaren Regionen haben.
Ein weiteres Problem wäre die Umweltgrenze zwischen bewohnbaren und unbewohnbaren Zonen. Wenn nur ein Teil des Planeten angenehme Bedingungen bietet, dann wäre die nutzbare Biosphäre vielleicht vergleichsweise klein: ein Ozeanbecken, Küstenbereiche oder ein ringförmiger Streifen im Dämmerlicht. Komplexes Leben müsste also womöglich auf engem Raum existieren. Das könnte starke Konkurrenz, Spezialisierung und vielleicht auch Wanderbewegungen entlang des Klimagürtels begünstigen.
Dazu käme möglicherweise starker Wind. Auf einem gezeitengebundenen Planeten versuchen Atmosphäre und Temperaturunterschiede ständig, Wärme von der Tagseite zur Nachtseite zu transportieren. Das kann kräftige globale Windsysteme erzeugen. Leben müsste mit dauerhaften Strömungen, Stürmen oder starken Wettergrenzen zurechtkommen. Küstenbereiche an der Grenze von Eis und Wasser könnten dabei besonders dynamisch sein.
Wenn es wirklich humanoides Leben gäbe, dann wäre es wahrscheinlich nicht irgendwo mitten auf der glühenden Tagseite oder tief in der finsteren Nachtseite entstanden, sondern eher in einer stabileren Übergangsregion oder an geschützten Küsten des offenen Ozeans. Solche Wesen müssten mit dauerhafter Dämmerung, höherer Schwerkraft, möglicherweise kräftigen Winden und einem Stern leben, der phasenweise aggressive Strahlung aussendet. Schutz vor dieser Strahlung wäre wichtig. Das könnte biologisch durch dickere Haut, Pigmente oder unterirdische Lebensräume geschehen – oder technologisch durch Bauten, Abschirmungen und Rückzug in geschützte Bereiche. Diese Überlegungen sind Spekulation, aber sie folgen aus den physikalischen Randbedingungen solcher Welten.
Wäre dort Pflanzenleben möglich?
Auch das ist offen. Wenn es eine dauerhaft beleuchtete Region gibt, könnte theoretisch etwas Ähnliches wie Photosynthese stattfinden. Doch das Licht eines roten Zwergs unterscheidet sich vom Sonnenlicht der Erde. Es enthält relativ mehr rotes und infrarotes Licht. Mögliches Pflanzen- oder Algenleben müsste also an ein anderes Lichtspektrum angepasst sein. Vielleicht wäre es dunkler gefärbt als irdische Pflanzen, um mehr der verfügbaren Strahlung aufzunehmen. Solche Ideen werden in der Astrobiologie ernsthaft diskutiert, auch wenn wir noch kein außerirdisches Beispiel kennen.
Auf der Nachtseite wäre klassische Photosynthese natürlich kaum möglich. Dort käme eher chemische Energie als Grundlage infrage – ähnlich wie manche irdischen Organismen, die ganz ohne Sonnenlicht leben.
Warum LHS 1140 b für die Wissenschaft so wichtig ist
Dieser Planet ist nicht deshalb so interessant, weil man dort schon Leben entdeckt hätte. Das hat man nicht. Er ist wichtig, weil er zu den besten bisher bekannten Zielen gehört, an denen wir in den nächsten Jahren prüfen können, ob es auf einer fernen Supererde Atmosphäre, Wasser und vielleicht lebensfreundliche Bedingungen gibt.
Viele Exoplaneten sind entweder zu heiß, zu groß, zu gasreich oder zu schwer zu untersuchen. LHS 1140 b ist in mehrfacher Hinsicht günstig: Er ist relativ nah, er zieht aus unserer Sicht vor seinem Stern vorbei, und sein Stern ist klein genug, dass sich die Signale des Planeten besser messen lassen als bei sonnenähnlichen Sternen. Genau deshalb ist er für Teleskope wie James Webb so wertvoll.
Vielleicht wird sich am Ende zeigen, dass er doch keine bewohnbare Wasserwelt ist. Auch das wäre eine wichtige Erkenntnis. Vielleicht bestätigt sich aber, dass dort tatsächlich eine dichte Atmosphäre und ein stabiler Ozeanbereich existieren. Dann wäre LHS 1140 b einer der spannendsten Orte überhaupt, wenn es um die große Frage geht, ob die Erde im Universum allein ist.
LHS 1140 b ist wahrscheinlich eine Welt der Gegensätze: auf der einen Seite ewiges Licht, auf der anderen ewige Finsternis. Genau diese extreme Lage könnte aber dazu führen, dass sich in einem begrenzten Bereich flüssiges Wasser hält – wie eine helle Pupille in einer gefrorenen Welt. Deshalb spricht man von einem Augapfelplaneten.
Gesichert ist heute: Der Planet existiert, er liegt in der habitablen Zone seines roten Zwergsterns, er ist eine Supererde und er gehört zu den besten Kandidaten für weitere Atmosphären- und Habitabilitätsstudien. Noch nicht gesichert ist: ob er wirklich einen Ozean besitzt, wie dicht seine Atmosphäre ist und ob dort jemals Leben entstanden ist.
Wenn dort Leben existiert, dann wäre einfaches, widerstandsfähiges Mikrobenleben aus heutiger Sicht die naheliegendste Möglichkeit. Komplexes oder gar humanoides Leben wäre eine sehr viel kühnere Annahme und müsste mit höherer Schwerkraft, ungewöhnlichem Licht, möglichen Strahlungsausbrüchen, starken Klimagegensätzen und einer vermutlich begrenzten bewohnbaren Zone zurechtkommen.
Gerade deshalb fasziniert LHS 1140 b Forschende so sehr. Dieser Planet zeigt, dass bewohnbare Welten im Universum ganz anders aussehen können als die Erde. Vielleicht sind sie keine blauen Kugeln mit wechselndem Tag und Nacht. Vielleicht sind manche von ihnen halb Eis, halb Ozean – und tragen trotzdem irgendwo eine kleine, beständige Nische für Leben in sich.
Quellen
NASA Exoplanet Archive / NASA Exoplanet Catalog zu LHS 1140 b.
Damiano et al. 2024, LHS 1140 b Is a Potentially Habitable Water World.
Cadieux et al. 2024, JWST/NIRISS-Transmissionsspektroskopie von LHS 1140 b.
Université de Montréal, Zusammenfassung der JWST-Ergebnisse zu LHS 1140 b.
Shields et al. 2016, Überblick zur Habitabilität von Planeten um rote Zwerge.
Hu & Yang, Rolle des Wärmetransports der Ozeane auf gezeitengebundenen Planeten.
NASA Webb Science Explainer zu Atmosphären felsiger Welten um rote Zwerge.
University of Cambridge zu Strahlungsausbrüchen roter Zwerge und Habitabilitätsrisiken.
❗️❗️Dieser Beitrag entstand mit Unterstützung einer KI; Ideen und Recherchen wurden KI-gestützt generiert.❗️❗️