Können gebunden rotierende Exoplaneten habitabel sein?

Die Wissenschaftsdisziplinen Astrobiologie und Exoplanetologie sind junge Forschungsgebiete. Trotz zahlreicher identifizierter Exoplaneten konnte bisher kein Nachweis für Leben erbracht werden. Die Bedingungen für die Entstehung und Erhaltung von Leben sind Gegenstand laufender Forschung. Ein Großteil der Studien beschäftigt sich mit der Dynamik extrasolarer Atmosphären.

Die vorliegende Dissertation untersucht die Habitabilität von kurzperiodischen, gebundenen rotierenden Exoplaneten, die um massearme M-Zwerge kreisen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser als Grundlage für Leben gelegt.

Im ersten Teil wird die Eignung eines 2D-Klimamodells getestet. Ein Modul zur Behandlung der Wechselwirkung zwischen der Oberfläche von Exoplaneten und der untersten Atmosphärenschicht wird implementiert. 3D-Klimamodelle sind aufgrund des hohen Rechenaufwandes nur bedingt geeignet. Die Ergebnisse zeigen, dass das Klima ein inhärentes dreidimensionales Problem darstellt.

Im zweiten Teil wird das Klimamodell IMSAM verwendet, das eine Idealisierung darstellt. Die durchgeführten Simulationen deuten darauf hin, dass auf der Nachtseite von gebundenen, rotierenden, kurzperiodischen Exoplaneten in äquatorialen Breiten ein warmer Kanal existieren kann.

Im dritten Teil wird das 3D-Klimamodell ExoCAM verwendet, um die Ergebnisse des vorherigen Kapitels zu reproduzieren. Dabei handelt es sich um ein umfassendes Klimamodell, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Im Gegensatz zu idealisierten Modellen berücksichtigt ExoCAM die vollständige Entwicklung der Atmosphäre und ist somit in der Lage, die komplexen Zusammenhänge zwischen der Oberfläche von Exoplaneten und der untersten Atmosphärenschicht realitätsnah abzubilden.

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