Auf der Tagseite von WASP-121 b ist es über 3.000 Grad heiß. Dort verdampft Gestein, und in der Luft treibt Siliziummonoxid. Auf der Nachtseite kondensieren womöglich Metalle zu Wolken.
Gemessen wurde das aus fast 900 Lichtjahren Entfernung, mit einem Planeten, den niemand je gesehen hat. Nur sein Schatten auf dem Licht des Sterns.
Die Atmosphären von Exoplaneten sind inzwischen das ergiebigste Feld der Planetenforschung. Und das unübersichtlichste. Jede neue Messung des James-Webb-Teleskops wirft eine Frage auf, die vorher keiner gestellt hat.
Wie man fremde Luft liest
Der wichtigste Trick heißt Transmissionsspektroskopie. Zieht ein Planet vor seinem Stern vorbei, fällt ein winziger Teil des Sternlichts durch den dünnen Ring seiner Atmosphäre. Jedes Molekül schluckt dabei bestimmte Wellenlängen. Wasser, Methan und Kohlendioxid hinterlassen so ihre Fingerabdrücke im Spektrum. Die Signale liegen im Bereich von Teilen pro Million, und Sternflecken können sie verfälschen oder sogar vortäuschen.
Die zweite Methode ist die Sekundärfinsternis. Man misst Stern und Planet zusammen, dann den Stern allein, wenn der Planet hinter ihm verschwindet. Die Differenz ist das Wärmeleuchten der Tagseite. Ist die Tagseite kühler als für nackten Fels erwartet, transportiert vermutlich eine Atmosphäre Wärme auf die Nachtseite.
Beides funktioniert nur bei Planeten, die von uns aus gesehen vor ihrem Stern vorbeiziehen. Das ist eine kleine Minderheit. Wer mehr über die Planeten selbst wissen will, findet den Überblick im Artikel über den Stand der Exoplanetenforschung.
Lavawelten mit Lufthülle
Die ersten handfesten Atmosphären auf Gesteinsplaneten fand Webb ausgerechnet dort, wo man sie am wenigsten erwartet hätte. Auf Lavawelten. Im Mai 2024 berichtete ein Team um Renyu Hu vom Jet Propulsion Laboratory in Nature über 55 Cancri e, eine Supererde in 41 Lichtjahren Entfernung mit fast doppeltem Erddurchmesser. Ohne Atmosphäre müsste die Tagseite rund 2.200 Grad Celsius erreichen. Webb maß etwa 1.540 Grad. Dazu kam ein Absorptionsmerkmal, das auf Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid hindeutet.
Die plausibelste Erklärung ist ein Magmaozean, der ständig Gas nachliefert. Die Luft wäre dann keine Erbschaft aus der Entstehungszeit, sondern ein laufender Prozess.
Im Dezember 2025 folgte TOI-561 b, ein Planet mit rund zwei Erdmassen, der seinen Stern in knapp elf Stunden umrundet. Der Stern ist etwa doppelt so alt wie die Sonne. Eine Welt, die eigentlich längst kahl sein müsste. Statt der erwarteten 2.700 Grad maß Webb auf der Tagseite ungefähr 1.800 Grad. Das Team unter Leitung von Carnegie Science wertet das als bislang stärksten Hinweis auf eine dichte, flüchtige Atmosphäre über einem Gesteinsplaneten.
Acht Arten von Atmosphären
Modellrechnungen unterscheiden grob acht Typen, vom wasserstoffreichen Mini-Neptun bis zur Welt aus verdampftem Gestein. Planeten bis etwa 1,5 Erdradien verlieren ihre leichte Wasserstoffhülle oft durch Sternstrahlung. Das erklärt vermutlich die Lücke zwischen 1,5 und 2 Erdradien, in der auffällig wenige Planeten liegen, den sogenannten Radiusgraben.
| Atmosphärentyp | Hauptbestandteile | Beispiel | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| Wasserstoffreich | H₂, He, H₂O, CH₄ | Mini-Neptune | Leicht, aufgebläht, gut messbar |
| Wasserdampf | H₂O, CO₂ | GJ 9827 d? | Dampfwelt ohne Gegenstück im Sonnensystem |
| CO₂-dominiert | CO₂, N₂ | Venus | Starker Treibhauseffekt |
| N₂-O₂-reich | N₂, O₂ | Erde | Flüssiges Wasser möglich |
| Hohe Metallizität | H₂O, CH₄, CO₂ | TOI-270 d | Schwere Moleküle statt reinem Wasserstoff |
| Gesteinsdampf | SiO, Na, Mg | 55 Cancri e? | Magmaozean speist die Luft |
| Metalldampf | Fe, Ti, SiO | WASP-121 b | Metallwolken auf der Nachtseite |
| Hycean | H₂, H₂O, CH₄ | K2-18 b? | Hypothetischer Ozean unter Wasserstoff |
Am oberen Ende der Temperaturskala stehen die ultraheißen Jupiter. Bei WASP-121 b wies ein Team um Thomas Evans-Soma 2025 in Nature Astronomy erstmals Siliziummonoxid in einer Planetenatmosphäre nach, auf der Nachtseite außerdem Methan. Ob dort tatsächlich Tropfen aus Korund fallen, also aus dem Material von Rubin und Saphir, ist eine Modellvorhersage. Hübsch, aber unbestätigt.
K2-18 b und der Streit um ein Gas
Kein Planet hat die Schlagzeilen so beherrscht. K2-18 b liegt rund 124 Lichtjahre entfernt in der habitablen Zone eines Roten Zwergs. Webb fand dort Methan und Kohlendioxid. Im April 2025 meldete ein Team um Nikku Madhusudhan aus Cambridge Hinweise auf Dimethylsulfid, ein Gas, das auf der Erde praktisch nur Meereslebewesen produzieren. Signifikanz etwa drei Sigma.
Das hielt nicht lange. Im Mai 2025 kam eine Gruppe um Rafael Luque nach gemeinsamer Auswertung aller Webb-Instrumente zu dem Ergebnis, dass die Daten für Dimethylsulfid nicht ausreichen. Ethan erkläre die Merkmale ähnlich gut. Eine NASA-geführte Analyse mit zusätzlichen Transits landete im Juli 2025 bei 2,7 Sigma, weit unter den fünf Sigma, die für einen Nachweis gelten. Dazu zeigte sie, dass Photochemie Dimethylsulfid in wasserstoffreicher Luft auch ohne Leben bilden kann.
Ob K2-18 b eine Ozeanwelt unter Wasserstoff ist oder ein gasreicher Mini-Neptun ohne feste Oberfläche, bleibt offen. Ozeane sind ohnehin eher in unserer Nähe belegt, wie der Artikel über Ozeanwelten im Sonnensystem zeigt.
Die Sauerstoff-Falle
Lange galt Sauerstoff als die verlässlichste Biosignatur. Victoria Meadows und Kollegen haben 2018 in Astrobiology zusammengetragen, warum das nicht ganz stimmt. Ultraviolettes Licht spaltet Wasserdampf, der leichte Wasserstoff entweicht ins All, der Sauerstoff bleibt. Besonders gefährdet sind Planeten um junge Rote Zwerge, die in ihrer Frühphase extrem hell strahlen und Ozeane regelrecht abkochen. Unter Umständen sammeln sich dabei hunderte Bar Sauerstoff an. Das Spektrum sähe nach Leben aus und zeigte in Wahrheit das Grab eines Ozeans.
Im Kern zählt deshalb der Kontext. Sauerstoff und Methan zusammen gelten als stärkeres Signal, weil sich beide schnell gegenseitig abbauen. Wer beide gleichzeitig findet, braucht eine Quelle, die ständig nachliefert. Hohe Mengen Kohlenmonoxid sprechen dagegen eher für Chemie ohne Biologie.
Rote Zwerge, kahle Felsen
Die meisten Kandidaten für erdähnliche Welten kreisen um Rote Zwerge. Das macht sie messbar und zugleich fragwürdig, denn diese Sterne neigen zu heftigen Strahlungsausbrüchen. Für TRAPPIST-1 e schlossen vier Webb-Transits 2025 eine dichte Wasserstoff- oder Kohlendioxidhülle aus. Eine dünne Stickstoffatmosphäre ist weiter möglich, ein kahler Fels ebenso. Fünfzehn weitere Transits sollen es klären.
Hoffnungsträger bleibt LHS 1140 b mit etwa 1,7 Erdradien und 5,6 Erdmassen. Ein Team um Charles Cadieux von der Université de Montréal fand 2024 vorsichtige Hinweise auf eine stickstoffreiche Atmosphäre. Ihr Modell erlaubt eine vereiste Welt mit einem flüssigen Ozean von rund 4.000 Kilometern Durchmesser, in dessen Mitte etwa 20 Grad herrschen könnten. Bestätigt ist davon nichts. 2026 widersprachen sich zwei Gruppen sogar bei der Frage, ob der Planet Helium verliert.
Systematisch geht NASA das Problem mit dem Programm Rocky Worlds an, rund 500 Stunden Webb-Zeit für Gesteinsplaneten um nahe Rote Zwerge. Im Juli 2026 meldete das Space Telescope Science Institute die ersten abgeschlossenen Beobachtungen, an GJ 3929 b. Ergebnisse stehen noch aus. Am 30. August 2026 startete außerdem das Nancy-Grace-Roman-Teleskop, dessen Koronograph als Technikdemonstration das direkte Abbilden von Planeten vorbereiten soll.
Bisher kennen wir von keiner einzigen gemäßigten Gesteinswelt sicher die Luft. Wir wissen nur sehr genau, wie man fragen müsste.
Quellen
- NASA: NASA’s Webb Hints at Possible Atmosphere Surrounding Rocky Exoplanet, 08.05.2024
- Carnegie Science: Ultra-hot lava world has thick atmosphere, upending expectations, 10.12.2025
- Luque et al.: Insufficient evidence for DMS and DMDS in the atmosphere of K2-18 b, arXiv 2505.13407 (2025)
- Meadows et al.: Exoplanet Biosignatures. Understanding Oxygen as a Biosignature in the Context of Its Environment, Astrobiology 18 (2018)
- SETI Institute: TRAPPIST-1 e Revealed, 2025
- Sci.News: Habitable Zone Exoplanet LHS 1140b is Probably Snowball or Water World, 09.07.2024
- STScI: First Completed Rocky Worlds Program Observations Open New Era in Exoplanet Studies, 09.07.2026