Bekannte Kandidaten: Exoplaneten in der habitablen Zone

Wer nach „bewohnbaren Exoplaneten“ sucht, meint meistens keine bewiesenen zweiten Erden. Gemeint sind Welten, die nach den bisherigen Daten einen genaueren Blick verdienen: ungefähr erdgroß oder nicht zu massereich, in oder nahe der habitablen Zone, möglichst in einem System, das mit heutigen oder kommenden Teleskopen erreichbar ist. Das ist eine Kandidatenliste, keine Entdeckungsliste.

Die habitable Zone beschreibt nur einen Entfernungsbereich um einen Stern, in dem flüssiges Wasser auf einer passenden Oberfläche möglich sein könnte. Mehr verspricht der Begriff nicht. Ein Planet in dieser Zone kann trotzdem unbewohnbar sein: ohne Atmosphäre, mit zu dichter Atmosphäre, von Sternausbrüchen getroffen, geologisch tot oder gar nicht felsig. Und ein interessanter Kandidat kann später aus der Liste fallen, wenn bessere Messungen Masse, Größe oder Atmosphäre anders einordnen.

Woher solche Listen kommen

Die NASA führt bestätigte Exoplaneten im NASA Exoplanet Archive und in ihrem Exoplanet Catalog. Diese Kataloge sagen, was gemessen oder aus Messungen abgeleitet wurde: Umlaufzeit, Radius, Masse, Sternfluss, Distanz, Entdeckungsmethode und vieles mehr. Sie vergeben aber kein Etikett „bewohnbar“ wie einen Hotelstern.

Für die Frage nach Kandidaten ist der Habitable Worlds Catalog des Planetary Habitability Laboratory hilfreich. Er nimmt Daten aus dem NASA Exoplanet Archive und weiterer Literatur und ordnet Welten nach Kriterien wie Radius, Mindestmasse und Lage zur habitablen Zone. Auch dieser Katalog warnt klar: Die Kriterien sind ein Startpunkt für weitere Beobachtungen, kein Beweis für Bewohnbarkeit. Im März 2024 listete er bis zu 70 potenziell habitable Welten; 29 davon in einer konservativeren Auswahl, die eher felsige Planeten erwartet.

Die folgende Auswahl ist bewusst kuratiert. Sie nennt bekannte, bestätigte Kandidaten, die häufig in Fachkommunikation, NASA-Material oder Habitabilitätskatalogen auftauchen. Sie ist keine Rangliste nach „Erdähnlichkeit“ und keine versteckte Behauptung, dort lebe etwas.

Kandidaten, die häufig genannt werden

Warum M-Zwerge so oft auftauchen

Viele Kandidaten kreisen um M-Zwerge, also kleine, kühle rote Sterne. Das liegt nicht daran, dass solche Systeme automatisch lebensfreundlicher wären. Es liegt auch an Beobachtungstechnik. Ein kleiner Planet blockiert beim Transit vor einem kleinen Stern relativ mehr Licht. Ein leichter Stern wird durch die Schwerkraft eines Planeten stärker messbar hin und her gezogen. Kleine Sterne machen kleine Planeten leichter auffindbar.

Diese Beobachtungsvorteile haben ihren Preis. M-Zwerge können sehr aktiv sein, besonders in jungen Jahren. Flares und energiereiche Strahlung können Atmosphären belasten oder abtragen. Außerdem liegen die habitablen Zonen so nah am Stern, dass Planeten oft gebunden rotieren könnten: Eine Seite zeigt dauerhaft zum Stern, die andere bleibt dunkel. Das muss Habitabilität nicht ausschließen, macht Klima, Atmosphäre und Ozeane aber modellabhängig.

Proxima Centauri b ist deshalb berühmt und frustrierend zugleich. Astronomisch gesehen liegt er direkt nebenan. Weil er nicht vor seinem Stern vorbeizieht, kennen wir seinen Radius aber nicht direkt und können seine Atmosphäre nicht so untersuchen wie bei Transitplaneten. TRAPPIST-1 e ist weiter entfernt, transitiert aber. Für Atmosphärenstudien ist das trotz winziger Signale ein Vorteil.

Warum TRAPPIST-1 besonders wichtig bleibt

TRAPPIST-1 ist mehr als ein einzelner Kandidat. Das System ist ein Labor. Sieben ungefähr erdgroße Planeten kreisen um einen ultrakühlen M-Zwerg, mehrere davon in oder nahe der habitablen Zone. Weil die Planeten transitieren, lassen sich Radien, Massen und Bahnen vergleichsweise gut bestimmen. Deshalb ist TRAPPIST-1 eine der wichtigsten Zielscheiben für Modelle zur Entstehung, Dichte und möglichen Atmosphäre kleiner Planeten.

Gleichzeitig zeigen Webb-Beobachtungen, wie schwer die Aufgabe ist. Selbst bei einem günstigen System braucht es viele Beobachtungen, um atmosphärische Signale sauber zu trennen. Ein fehlender Atmosphärenhinweis bei einem inneren, heißeren Planeten entscheidet nicht automatisch über die kühleren Planeten. Er erinnert aber daran, dass „erdgroß“ und „in der Zone“ erst der Anfang sind.

TOI-700: ein nützliches nahes Vergleichssystem

TOI-700 ist spannend, weil das System zwei kleine Planeten in Habitabilitätsnähe enthält: TOI-700 d in der konservativen habitablen Zone und TOI-700 e in der optimistischen Zone. NASA beschrieb TOI-700 e 2023 als erdgroße Welt und wies darauf hin, dass solche Systeme mit mehreren kleinen Planeten in der habitablen Zone selten sind.

TOI-700 ist ein gutes Beispiel für die Sprache der Vorsicht. „Optimistische habitable Zone“ klingt freundlicher, als es ist. Gemeint sind Bereiche, in denen flüssiges Wasser unter bestimmten Annahmen irgendwann in der Planetengeschichte möglich sein könnte. Die konservative Zone ist enger. Auch sie garantiert keine Atmosphäre und keine Ozeane.

LHS 1140 b und K2-18 b: interessant, aber keine zweite Erde

LHS 1140 b und K2-18 b zeigen, warum Kandidatenlisten nicht nur erdgroße Gesteinsplaneten enthalten. Beide sind für Atmosphärenfragen interessant, aber beide sind größer beziehungsweise massereicher als die Erde. LHS 1140 b wird als mögliches Ziel für Webb-Beobachtungen diskutiert; K2-18 b ist durch Berichte über mögliche Moleküle in seiner Atmosphäre bekannt geworden. Bei K2-18 b ist aber gerade die Grundfrage strittig: Handelt es sich um eine wasserreiche Welt, eine sogenannte Hycean-Welt, einen Mini-Neptun oder etwas anderes?

Solche Planeten sind wissenschaftlich wertvoll, auch wenn sie keine erdähnlichen Oberflächen besitzen. Sie helfen zu verstehen, welche Atmosphären kleine bis mittelgroße Exoplaneten haben können und wie leicht Deutungen kippen, wenn neue Daten dazukommen. Für die Suche nach Leben sind sie Prüfobjekte, keine Zielorte mit bereits bekannten Bedingungen.

Was eine gute Kandidatenliste leisten kann

Eine gute Kandidatenliste erfüllt drei Aufgaben. Sie zeigt, welche Welten nach heutigen Messungen besonders interessant sind. Sie erklärt, welche Messgröße die Aufmerksamkeit auslöst: Nähe, Transit, Erdgröße, Sternfluss, Mehrplanetensystem oder Atmosphärenzugänglichkeit. Und sie macht sichtbar, was fehlt.

Bei fast allen Kandidaten fehlt etwas Entscheidendes. Mal kennen wir die Atmosphäre nicht. Mal kennen wir nur eine Mindestmasse. Mal ist der Stern aktiv. Mal ist das System so weit entfernt, dass Folgebeobachtungen kaum möglich sind. Mal passt die Größe zur Erde, aber nicht die Beobachtbarkeit. Mal ist der Planet gut beobachtbar, aber wahrscheinlich keine felsige Erde.

Die ehrlichste Antwort auf die Suchfrage lautet: Es gibt bekannte, bestätigte Exoplaneten, die als potenziell habitabel diskutiert werden. Es gibt keinen bestätigten bewohnbaren Exoplaneten. Die Kandidatenliste ist eine Karte für künftige Beobachtungen, kein Katalog zweiter Erden.