Schweizer Astronomen kartieren extremes Wetter auf fernem Planeten

70’000 Kilometer pro Stunde. So schnell sind die Winde, die über die Oberfläche von Wasp-121b fegen, einem Gasriesen, der unser Verständnis von extremen Wetterbedingungen neu definiert hat. Forschende der Universität Genf haben eine planetare Umgebung entdeckt, die derart lebensfeindlich ist, dass selbst die heftigsten Stürme in unserem eigenen Sonnensystem verblassen. Das ist nicht einfach ein windiger Tag, sondern ein hyperschallschnelles, chaotisches Ereignis, das sich 900 Lichtjahre von der Erde entfernt abspielt.

Die in Nature veröffentlichte Entdeckung zeichnet das Bild einer Welt, die sich an der äussersten Grenze des physikalisch Möglichen bewegt. Während die Erde mit Hurrikanen zu kämpfen hat, ist Wasp-121b einer ständigen atmosphärischen Katastrophe ausgesetzt. Die enorme Kraft dieser Winde kann verdampfte Schwermetalle binnen kürzester Zeit über den Planeten tragen. Diese Entdeckung verlangt Aufmerksamkeit: ein Himmelskörper, auf dem die Atmosphäre selbst zu einer Massenvernichtungswaffe wird und Energien entfesselt, die unser irdisches Vorstellungsvermögen bei Weitem übersteigen.

Schweizer Innovation hat den Schleier des Unbekannten einmal mehr durchdrungen. Mithilfe der gebündelten Kraft von vier Teleskopen am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte haben Astronominnen und Astronomen der Universität Genf etwas erreicht, das zuvor als unmöglich galt: eine dreidimensionale Karte der atmosphärischen Strömungen auf einer fernen Welt. Das ist keine grobe Schätzung, sondern eine präzise Verfolgung von Eisen-, Natrium- und Wasserstoffdämpfen am Himmel dieses fremden Planeten.

Studienleiterin Julia Victoria Seidel beschreibt die Ergebnisse mit ehrfürchtigem Staunen: «Es fühlt sich an, als wären wir in einem Science-Fiction-Film.» Dem Team gelang es, die Bewegung dieser Elemente in unterschiedlichen Höhen zu verfolgen und so ein geschichtetes, dynamisches Modell des Wettersystems des Planeten zu erstellen. Diese Leistung wissenschaftlicher Ingenieurskunst aus der Schweiz unterstreicht die zentrale Rolle des Landes in der modernen Astronomie. Indem sie das VLT auf Wasp-121b richteten, machten sie aus einem fernen Lichtpunkt eine komplexe, brodelnde Welt und bewiesen, dass Schweizer Präzision weit über die Atmosphäre unseres eigenen Planeten hinausreicht.

Die aktuellen Klimamodelle sind überholt. Die von Wasp-121b eintreffenden Daten weichen nicht bloss von den theoretischen Vorhersagen ab, sie widerlegen sie grundlegend. Die Forschenden erwarteten eine gewöhnliche atmosphärische Zirkulation, fanden jedoch eine chaotische Umkehrung der etablierten physikalischen Verhältnisse. Der Jetstream des Planeten, ein gewaltiger Luftstrom, der den Äquator umkreist, fliesst genau in die entgegengesetzte Richtung zu derjenigen, die Simulationen vorhergesagt hatten.

«Theoretische Modelle hatten genau das Gegenteil vorausgesagt, nämlich eine Umkehrung der Position dieser beiden Schichten», erklärt Seidel. Das ist ein dringender Weckruf für die Wissenschaftsgemeinschaft. Die aufsteigenden Luftströme und Strömungen auf Wasp-121b verhalten sich so, dass unser Verständnis der heissen Jupiter grundlegend infrage gestellt wird. Die Verteilung der Strömungen ist unberechenbar und stellt sogar die Algorithmen infrage, mit denen planetare Klimata simuliert werden. Wenn die Wirklichkeit der Mathematik derart vehement widerspricht, deutet das auf einen Paradigmenwechsel hin. Die Schweizer Forschenden haben nicht nur einen Planeten kartiert, sondern auch die Grenzen unseres derzeitigen wissenschaftlichen Bezugsrahmens offengelegt.

Stellen Sie sich Wolken vor, die nicht aus Wasser, sondern aus verdampftem Metall bestehen. Auf der glühend heissen Tagseite von Wasp-121b steigen die Temperaturen so stark an, dass Eisen verdampft. Es steigt in kräftigen Aufwinden auf und wird dann zur kühleren Nachtseite geschleudert. Dieser fremdartige Kreislauf aus Verdampfung und Kondensation ähnelt dem Wasserkreislauf der Erde, besteht hier aber aus Schwermetallen. Es ist ein ebenso beängstigender wie majestätischer Prozess, der die Extreme dieses Exoplaneten verdeutlicht.

Diese Entdeckung hat weitreichende Folgen für die Zukunft der Weltraumforschung. Wenn unsere Modelle das Wetter auf heissen Jupitern nicht vorhersagen können, wie sehr können wir ihnen dann bei erdähnlichen Planeten vertrauen? Die Arbeit der Universität Genf dient als wichtiger Referenzpunkt. Während wir immer weiter ins Weltall vordringen, wird die Bestimmung der atmosphärischen Zusammensetzung ferner Welten zum Schlüssel, um Leben zu finden oder seine Abwesenheit zu bestätigen. Bis dahin zeugt Wasp-121b von der Gewalt, zu der das Universum fähig ist, und die Schweizer Wissenschaft ist das Fenster, durch das wir sie betrachten.