Auf der Suche nach bewohnbaren Planeten
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- Tobias Burgstaller
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1 W. Kley Auf der Suche nach bewohnbaren Planeten Wilhelm Kley Institut für Astronomie & Astrophysik & Kepler Center for Astro and Particle Physics Tübingen 6. Juni, 2013
2 W. Kley Tübingen: 6. Juni Planeten Organisation Historie Sonnensystem Leben Raumfahrt Exoplaneten Atmosphären Außerirdische In Zukunft
3 W. Kley Tübingen: 6. Juni Historie Griechenland I Demokrit (ca v.chr.) All unendlich, unveränderlich unzählige Welten in Größe unterschiedlich manche ohne Sonne und Mond Epikur (ca v.chr.) Es gibt unendlich viele Welten, teils unserer ähnlich teils unähnlich.
4 W. Kley Tübingen: 6. Juni Historie Griechenland II Aristoteles ( v.chr.) Nur eine Welt 4 Elemente: Erde im Zentrum, umgeben von Wasser, Luft, Feuer (sublunare Region) Im Himmel (auf Sphären): Mond, Merkur, Venus Sonne, Mars, Jupiter Saturn (auf Kreisbahnen) Sterne im Äther (Quintessenz, 5. Element) Peter Apian ( ) Cosmographia
5 Historie Beginn Neuzeit Giordano Bruno ( ) Schutzheiliger der Planetensucher (Kasting) schreibt 1584 in: De l infinito universo e mondi (Über das Unendliche, das Universum und die Welten) Es gibt unzählige Sonnen und unzählige Erden, welche ihre Sonnen in der gleichen Weise umkreisen wie die sieben Planeten unseres Systems. (und dort auch Leben möglich) W. Kley Tübingen: 6. Juni
6 W. Kley Tübingen: 6. Juni Historie Heute: populäre Idee Bild-Zeitung am Abschätzung der NASA: ca. 4 Mia. erdähnliche Planeten in Milchstraße.
7 W. Kley Tübingen: 6. Juni Historie Auf der Suche (Flammarion: L atmosphère: météorologie populaire, 1888)
8 W. Kley Tübingen: 6. Juni Sonnensystem Erde-Mond Durchmesser: Erde: km Mond: km Volumen: etwa 50 Mondkugeln passen in Erde Abstand: km 1,3 Lichtsekunden
9 W. Kley Tübingen: 6. Juni Sonnensystem Erde-Mond Apollo 11: Landung auf Mond: 20. Juli, 1969 Max. Geschwindigkeit: 40,000 km/std. erreiche Mond nach etwa 10 Std. / Licht 1,3 Sek. Weiteste Entfernung eines Menschen von der Erde Kein Leben auf dem Mond (keine Atmosphäre, starke Temperaturschwankungen)
10 W. Kley Tübingen: 6. Juni Sonnensystem Unsere 8 Planeten Sonne, Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun Erde-Sonne: 150 Mio. km = 1 Astron. Einheit (AE), 8 Lichtminuten, Reisezeit Apollo 11: 156 Tage Erde-Mars: 0,5-2,5 AE, Reisezeit: 3/4 Jahr (Firma: Mars-One) Erde-Neptun: AE, Reisezeit: mehrere Jahre
11 W. Kley Tübingen: 6. Juni Sonnensystem Erdähnliche Planeten Planet Merkur Venus Erde Mars Mond g [m/s 2 ] (Gravitation) Temperatur [ C] Bodendruck [bar] Merkur Venus Erde Mars
12 Sonnensystem Venus: Oberflächenstruktur Bodenstruktur auf der Venus (1982) (Aufnahme der russischen Raumsonde Venera 13) Meteoritenkrater Cunitz. Am Horizont der drei Kilometer hohe Vulkan Gula Mons (Radarbild: Raumsonde Magellan, NASA) Leben auf der Venus? Hier: Bild von Venera 13 Dichte Atmosphäre: 96% CO 2, 3.5% SO 2 an Oberfläche: Temp. = 460 C, Druck = 90 bar Kein Leben! W. Kley Tübingen: 6. Juni
13 W. Kley Tübingen: 6. Juni Sonnensystem Mars: Factsheet (Hubble Space Telescope) Der Rote Planet: Eisenoxide Dünne Atmosphäre (95.3% CO 2 ) - Oberfläche sichtbar - Weiße Polkappen: Trockeneis (CO 2 ) (Jahreszeiten) - Mars Kanäle (Canali) - Leben? Zahlreiche Raumsonden - Mariner 4 ( 65), Mariner 9 ( 71) - Viking-Lander (1976) - Pathfinder (1999)... - Curiosity (2012) (Schiaparelli, 1877)
14 W. Kley Tübingen: 6. Juni Sonnensystem Hinweise auf Wasser... Iani Chaos (unten), Ausflusstal Ares Vallis (Mars-Express, DLR, 2005) Aber: Kein Leben! (durch Bodenuntersuchungen)
15 W. Kley Tübingen: 6. Juni Leben Entstehung Was ist für Leben wichtig: - Gute Temperaturen (weder heiß noch kalt) - Flüssiges Wasser - Nicht zu dicht am Stern (Rotation) - Kreisförmige Bahn? (Klima) - Einen Mond? (stabile Achse) - Magnetfeld? (Teilchenstrom)
16 W. Kley Tübingen: 6. Juni Leben Wasser Wasserstoff: häufigstes Element Sauerstoff: dritthäufigstes Wasser ist eines der häufigsten Moleküle im Universum Polares Molekül Gutes Lösungsmittel (z.b. für organische Moleküle) Hohe Wärmekapazität (reduziert Klimaschwankungen) Ozeane (Entstehungsort von Leben) Habitable Zone: Bereich, in dem flüssiges Wasser existieren kann.
17 W. Kley Tübingen: 6. Juni Leben Lebensentstehung Urerde: Wasser, Vulkane, Gewitter, einfache biologische Moleküle (vor 60 Jahren: Miller-Urey Experiment, 1953)
18 W. Kley Tübingen: 6. Juni Leben Lebensentwicklung Das Leben braucht: Unendlich viel Zeit Alter der Erde: 4,6 Mia. Jahre Mikroorganismen: vor 3,5 Mia. Jahren Erste Vielzeller: vor 650 Mio. Jahren Dinosaurier: vor 150 Mio. Jahren Mensch: vor 2 Mio. Jahren Brauche: langlebigen Stern
19 W. Kley Tübingen: 6. Juni Leben Habitable Zone Venus: mittl. Temp. 460 C, 100 facher Druck, 96,5% C0 2 Mars: mittl. Temp. -40 C, 1/1000 Druck, 95% C0 2 Im Sonnensystem: Nur Leben auf der Erde
20 W. Kley Tübingen: 6. Juni Raumfahrt Andere Planeten (Erwin Moser: Die Maus im All, 1996) Wie finden Astronomen Planeten um andere Sterne? Wieviele solcher Exoplaneten wurden schon entdeckt? Wo wäre Leben möglich?
21 W. Kley Tübingen: 6. Juni Raumfahrt Die nächsten Sterne/Sonnen Kastengröße: Billionen km - 21 Lichtjahre nächster Stern α Centauri ca. 4,3 LJ entfernt Sirius ca. 8,6 LJ entfernt
22 W. Kley Tübingen: 6. Juni Raumfahrt Voyager Sonden Heutige Entfernung: 16 Mia. Kilometer, 110 AE, 2,75 mal Neptun
23 W. Kley Tübingen: 6. Juni Raumfahrt Pioneer/Voyager Sonden Infos für Extraterrestrische Mit an Bord: Plakette (Pioneer) Tafel mit Hekunftsdaten Golden Record (Voyager) Musik von: Bach, Beethoven, Mozart Heutige Geschwindigkeit ca. 17 km/sec. = km/std. = 0, LJ/Jahr Erreicht nächsten Stern (α Centauri) in Jahren Viel zu langsam!! Beobachtung von Erde!
24 W. Kley Tübingen: 6. Juni Exoplaneten Entdeckungsmethoden Radialgeschwindigkeit (RG): Bewegung der Sterne ([1m/s]) (Spektroskopie, Dopplereffekt) Masse, Abstand vom Stern Transitmethode: Sternbedeckungen (durch Planet) (Photometrie, Sternhelligkeit) Radius Direkte Abbildung: (adaptive Optik) Helligkeit
25 W. Kley Tübingen: 6. Juni Exoplaneten Transitmethode: Die Kepler-Mission 150,000 Sterne simultan über mehrere Jahre, Sternbild: Cygnus Start: 6. März 2009 bis m Teleskop Heute: Über 2000 Planetenkandidaten, etwa Systeme gesichert.
26 W. Kley Tübingen: 6. Juni Exoplaneten Transitmethode: Beispiele Relative Einsenkung: - bestimmt: Verhältnis Planeten- zu Sternradius - absoluter Planetenradius: brauche Sternradius - bei bekannter RG-Amplitude: Planetenmasse
27 W. Kley Tübingen: 6. Juni Exoplaneten Direkte Abbildung Stern: HR8799 Sternbild: Pegasus Keck-Teleskop (Hawaii) 2 Epochen 3 Planeten (2008): Abstand: 24, 38, 68 AE Massen: 10, 10, 7 M Jup Planetenbewegung: zum ersten Mal direkt beobachtet! 4. Planet (2010) 14.5 AE Weitere Systeme: - Fomalhaut - β Pictoris
28 Exoplaneten Bekannte Exoplaneten Planeten um sonnenähnliche Sterne Transit Radialgeschwindigkeit Gesamtanzahl: ca. 900 Planeten davon Transits: ca oder mehr Planeten: ca. 140 Systeme - große Massen - dicht am Stern W. Kley Tübingen: 6. Juni
29 W. Kley Tübingen: 6. Juni Exoplaneten Planeten in habitabler Zone
30 W. Kley Tübingen: 6. Juni Exoplaneten Wie findet man habitable Planeten? James F. Kasting Amerikanischer Geowissenschaftler Grundlegende Arbeiten zur Habitabilität
31 W. Kley Tübingen: 6. Juni Atmosphären Charakterisierung von Planeten Spektren von Planeten Jupiter 100 Mio. mal schwächer als Stern
32 W. Kley Tübingen: 6. Juni Atmosphären Transit-Spektroskopie Bilde Differenzspektrum Transit-Spektroskopie: erlaubt Bestimmung der Zusammensetzung der Atmosphäre des Planeten
33 W. Kley Tübingen: 6. Juni Atmosphären Transmissions-Spektroskopie Erdgas auf 63 Lichtjahre entferntem Planeten entdeckt (Schwäbisches Tagblatt, 20.Mai 2008) Transmissionsspektrum vom HST; (Nature, ) Hier: Methan, CH 4 Transmissions-Spektroskopie: erlaubt Bestimmung der Zusammensetzung der Atmosphäre des Planeten
34 Atmosphären ESO-Pressemitteilung (2/2012) W. Kley Tübingen: 6. Juni
35 W. Kley Tübingen: 6. Juni Atmosphären Earth-Shine: Prinzip
36 W. Kley Tübingen: 6. Juni Atmosphären Die Erde als Exoplanet Earth Shine (ESO/VLT) Mars Global Surveyor (NASA)
37 W. Kley Tübingen: 6. Juni Atmosphären Exoplaneten-Spektrum: HD b Transit-Spektroskopie: (Hubble Space Teleskop, 2008) Temperatur: 1500 C, Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan
38 W. Kley Tübingen: 6. Juni Außerirdische Außerirdische Zivilisationen Wie häufig im Universum? Kontaktaufnahme / Besuch auf Erde?
39 W. Kley Tübingen: 6. Juni Außerirdische Zahl von erdähnlichen Planeten Ergebnisse der Kepler-Mission: (Januar, 2013)
40 W. Kley Tübingen: 6. Juni Außerirdische Die Sonne in der Milchstraße Die Milchstraße (eine Galaxie) Wieviele Planeten mit Zivilisationen? Drake-Gleichung (1960) Sternentstehungsrate: R Anteil mit Planeten: f P Anteil in habitabler Zone: f H Anteil mit (intelligentem) Leben: f I Anteil mit Zivilisationen: f Z Lebensdauer der Zivilisation: L Sterne mit hoher Zivilisation: N K = R f P f H f I f Z L Enthält etwa 200 Mia. Sterne Durchmesser: Lichtjahre! Ergebnis für Milchstraße zwischen: ! Carl Sagan: 10
41 W. Kley Tübingen: 6. Juni Außerirdische Enrico Fermi Das Fermi-Paradoxon Formuliert 1950 Annahmen: intelligentes Leben entsteht oft im Universum kann Milchstraße in wenigen Millionen Jahren erkunden Noch keine Außerirdischen gesehen/gehört Widerspruch (Fermi-Paradoxon) = Zwei Möglichkeiten Sie existieren nicht (wir sind allein) Sie existieren, aber schwierig, Kontakt aufzunehmen
42 W. Kley Tübingen: 6. Juni In Zukunft TPF/Darwin (NASA/ESA) Terrestrial Planet Finder / Darwin (cancelled) Satelliten in Formation, Infrarot Detektoren Suche nach erdähnlichen Planeten: Größe, Temperatur, Position Suche in Planetenatmosphären nach Zeichen von Leben
43 In Zukunft Neue Teleskope in Sicht? W. Kley Tübingen: 6. Juni
44 W. Kley Tübingen: 6. Juni Planeten The End Vielen Dank für Ihr Interesse!
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