Wolkiger Morgen, klarer Nachmittag: James-Webb-Teleskop weist extremen Wolkenkreislauf auf fernem Gasplaneten nach

Auf dem rund 700 Lichtjahre entfernten Exoplaneten WASP-94A b herrschen extreme Wetterbedingungen: Morgens verdecken dichte Wolken aus mineralischem Staub die Atmosphäre, am Abend dagegen zeigt sich ein weitgehend klarer Himmel. Das konnten internationale Forscherteams aus den Daten des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) ableiten.

Der Nachweis ist einer der bisher eindeutigsten für einen regelmäßigen Wolkenkreislauf auf einem Exoplaneten des Typs Heißer Jupiter. Solche Gasriesen ähneln dem Jupiter, umkreisen ihre Sterne jedoch in äußerst geringer Entfernung und erreichen dadurch enorm hohe Temperaturen.

Wolken aus Gesteinsmineralien

Mit dem Instrument NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectograph) an Bord des JWST konnte das Licht, das durch die Morgen- und Abendseite der Atmosphäre des Planeten dringt, getrennt analysiert werden. Das Ergebnis hat selbst erfahrene Exoplanetenforscher überrascht.

Die kühlere Morgenseite ist von dichten Wolken aus Magnesiumsilikat bedeckt, einem Mineral, das auch in Gesteinen auf der Erde vorkommt. Die heißere Abendseite dagegen erscheint nahezu wolkenfrei zu sein und zeigt deutliche Signaturen von Wasserdampf.

„Seit 20 Jahren untersuche ich Exoplaneten, und die allgegenwärtige Bewölkung war immer ein großes Problem“, sagt Projektleiter David Sing, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der Johns Hopkins University und Mitautor der im Fachjournal Science veröffentlichte Studie. „Es war, als würde man versuchen, durch ein beschlagenes Fenster auf einen Planeten zu blicken.“

Gewaltige Temperaturunterschiede

Nach Einschätzung der Forschenden entstehen die Wolken auf der kalten Nachtseite des Planeten. Starke atmosphärische Strömungen transportieren sie anschließend Richtung Morgenhorizont. Gelangen sie auf die noch heißere Tagseite, wo Temperaturen von über 1000 Grad Celsius herrschen, verdampfen die Mineralpartikel wieder.

Die Temperaturunterschiede zwischen den Planetenseiten betragen laut Berechnungen rund 450 Kelvin. Dadurch entsteht ein regelmäßiger Kreislauf aus Wolkenbildung, Transport und Auflösung.

„Was wir beobachtet haben, war ein echter Gegensatz zwischen den Wetterbedingungen auf beiden Seiten des Planeten“, erklärt Sing. „Die enormen Unterschiede in der Wolkenbedeckung verändern unser gesamtes Bild dieses Planeten.“

Wetterzyklen in fernen Welten

Die Entdeckung ist besonders für die Untersuchung von Exoplanetenatmosphären relevant. Bisher war man davon ausgegangen, dass die Atmosphäre eines Planeten weitgehend gleichmäßig aufgebaut sei. Die neuen Daten zeigen jedoch, dass es auch lokal erhebliche Unterschiede geben kann.

Frühere Messungen könnten dadurch verfälscht worden sein. Tatsächlich dachten die Forschenden zunächst, WASP-94A b wäre reicher an Sauerstoff und Kohlenstoff, als es theoretisch erklärbar gewesen wäre. Erst die getrennte Betrachtung der wolkenfreien Abendseite ergab dann Sinn.

„Mit dem Hubble-Teleskop bekamen wir früher nur einen Durchschnittswert des gesamten Planeten“, sagt Erstautor Sagnick Mukherjee, Postdoktorand an der Arizona State University und zum Studienzeitpunkt tätig an der Johns Hopkins University. „Der Ansatz mit dem James-Webb-Teleskop erlaubt es uns jetzt, die Beobachtungen räumlich zuzuordnen und dadurch den Wolkenzyklus sichtbar zu machen. “

Inzwischen haben die Forschenden ähnliche Wetterzyklen auch auf den Exoplaneten WASP-39 b und WASP-17 b gefunden. Weitere Beobachtungen sollen nun zeigen, wie verbreitet solche extremen Wettersysteme im Universum tatsächlich sind.

Quellenhinweis:

Mukherjee, S., et al. (2026): Cloudy mornings and clear evenings on a gas giant exoplanet. Science.