Quelle: ESO press release 2606, 2. Juni 2026

„Dieser Durchbruch eröffnet völlig neue Perspektiven für die Exoplanetenforschung. Zum ersten Mal können wir die magnetischen Umgebungen anderer Welten vergleichen – ein entscheidender Schritt, um letztendlich zu verstehen, welche Planeten lebensfähig bleiben, ihr Wasser behalten und vielleicht sogar eines Tages Leben, wie wir es kennen, beherbergen können“, sagt Julia Seidel, Astronomin am Laboratoire Lagrange, Observatoire de la Côte d’Azur, Frankreich, und Hauptautorin der heute in Nature Astronomy veröffentlichten Studie.

Das Magnetfeld der Erde beeinflusst unsere Atmosphäre auf komplexe Weise und ist daher ein entscheidender Faktor für das Verständnis dessen, was den Planeten für Leben bewohnbar macht. Magnetfelder sind auch auf anderen Planeten des Sonnensystems vorhanden, wie zum Beispiel auf Jupiter und Saturn. In den letzten 15 Jahren gelang es jedoch niemandem, die Stärke der Magnetfelder von Exoplaneten direkt zu messen – bis jetzt.

Das Team hatte jedoch nicht vor, Magnetfelder zu messen, sondern vielmehr Winde. Es ermittelte die Windgeschwindigkeiten auf sieben Exoplaneten, die verschiedene Sterne umkreisen: Gasriesen wie Jupiter, die jedoch alle mit ihrem Mutterstern in Gezeitenbindung stehen und sich sehr nahe an ihm befinden. So wie wir immer nur eine Seite des Mondes sehen, richten diese Planeten stets eine Seite zum Stern aus, was zu einer glühend heißen Tagseite und einer eiskalten Nachtseite führt. Dieser Temperaturunterschied schafft ein Klima, das sich völlig von dem auf unserem Planeten unterscheidet und durch extrem starke Winde gekennzeichnet ist. Die Windgeschwindigkeiten in ihrer Stichprobe reichten von etwa 7200 km/h bis zu über 25 000 km/h; zum Vergleich: Die schnellsten auf dem Jupiter gemessenen Winde erreichen Geschwindigkeiten von etwa 1500 km/h.

„Anfangs wollten wir überprüfen, ob sich die atmosphärischen Winde bei allen heißen Planeten gleich verhalten“, erklärt Seidel, der zuvor als Astronom bei der ESO in Chile tätig war. Für ihre Messungen nutzte das Team Daten des ESPRESSO-Instruments am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste sowie eines ähnlichen Instruments am Gemini-North-Teleskop auf Hawaii, USA. (Das VLT ist ein Teleskop der ESO, während Gemini North eine Hälfte des Internationalen Gemini-Observatoriums ist, das teilweise von der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) finanziert und vom NSF NOIRLab betrieben wird.)

Als sie jedoch untersuchten, wie sich die Windgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von der Temperatur der Planeten veränderten, erkannten sie ein äußerst faszinierendes Muster: Je heißer der Planet, desto langsamer der Wind. „Das widerspricht völlig der Intuition, denn unter sonst gleichen Bedingungen verfügen heiße Planeten über mehr Energie, um die Winde zu beschleunigen! Es muss also etwas geschehen, das die Windgeschwindigkeiten bei heißeren Objekten verlangsamt“, sagt die Mitautorin der Studie, Vivien Parmentier, Professorin am Laboratoire Lagrange.

Das Team kam zu dem Schluss, dass die plausibelste Erklärung für dieses Rätsel das Vorhandensein planetarischer Magnetfelder ist, da diese Felder wie eine Bremse wirken und die Bewegung geladener Teilchen in der Atmosphäre verlangsamen können. Anhand der Daten konnten die Forscher daher Rückschlüsse auf die Stärke des Magnetfelds auf jedem der untersuchten Planeten ziehen. Sie stellten fest, dass diese in ihrer Stärke mit denen in unserem Sonnensystem vergleichbar sind: etwa viermal so stark wie das von Saturn oder etwa halb so stark wie das von Jupiter.

Solch starke Magnetfelder könnten auf diesen fernen Planeten mehr als nur den Wind beeinflussen. „Hier auf der Erde kennen wir die Schönheit der Nord- und Südlichter, bei denen Teilchen von der Sonne auf unser Magnetfeld treffen und zu den Polen geleitet werden, wo sie mit Gasen in der Atmosphäre kollidieren und farbenprächtige Schauspiele in Grün, Rosa und Violett erzeugen“, erklärt die Mitautorin der Studie, Bibiana Prinoth, eine ehemalige Doktorandin an der Universität Lund in Schweden und heute Astronomin bei der ESO in Garching, Deutschland. Auf den untersuchten Exoplaneten könnten die magnetisch angetriebenen Polarlichter noch spektakulärer sein. Das Team sieht der Inbetriebnahme des Extremely Large Telescope (ELT) der ESO mit Spannung entgegen, das dazu beitragen wird, nicht nur große, Jupiter-ähnliche Exoplaneten, sondern auch kleinere wie die Erde zu charakterisieren und möglicherweise sogar Gase nachzuweisen, die auf diesen fernen Welten Polarlichter erzeugen könnten. Prinoth sagt: „Ich stelle mir gerne vor, dass der Himmel einiger dieser Welten nicht nur mit Sternen, sondern auch mit riesigen Vorhängen aus buntem Licht gefüllt ist, die über einen Planeten tanzen, der zur Hälfte in ewigem Tag und zur Hälfte in endloser Nacht liegt.“

Diese Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel vorgestellt, der in „Nature Astronomy“ erscheinen wird (doi:10.1038/s41550-026-02870-1).

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• Exoplaneten

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Quelle: ZARM. 18. August 2025.

18. August 2025 – Seit Beginn der astronautischen Raumfahrt in den 1960er Jahren gibt es eine Herausforderung, für die es bis heute keine einfache Lösung gibt: die zuverlässige und effiziente Herstellung von Sauerstoff im Weltraum. Auf der Internationalen Raumstation (ISS) übernehmen diese Aufgabe derzeit schwere, wartungs- und energieintensive Systeme – keine ideale Lösung für Langzeitmissionen zum Mond oder Mars. In einer heute in Nature Chemistry veröffentlichten Studie stellt ein internationales Forschungsteam des Zentrums für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen, der „University of Warwick“ und des „Georgia Institute of Technology“ eine bemerkenswert einfache und elegante Alternative vor. Durch den Einsatz von Magnetismus soll die zukünftige Sauerstoffproduktion leichter und nachhaltiger gestalten werden.

Sauerstoffgewinnung im All geschieht meist durch Wasserelektrolyse. Dabei wird Wasser mithilfe von elektrischer Spannung in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. In der Schwerelosigkeit haften die entstehenden Gasblasen jedoch an den Elektroden oder bleiben in der Flüssigkeit „gefangen“ – im Gegensatz zur Erde, wo sie einfach aufsteigen und aus der Flüssigkeit entweichen. Das erschwert die Trennung von Gas und Flüssigkeit erheblich und macht den Prozess deutlich energieintensiver. Um Gase und Flüssigkeit zu trennen, werden auf der ISS derzeit komplexe Systeme aus Zentrifugen mit vielen Bauteilen eingesetzt. Diese Systeme sind jedoch schwer, wartungsaufwendig und verbrauchen viel Energie. Alles das macht sie für künftige Langzeitmissionen ungeeignet, bei denen jedes Kilogramm Equipment beim Start entscheidend ist und jedes Watt Strom im Weltall zählt.

Die Lösung: Magnetismus.

Das internationale Forschungsteam konnte zeigen, dass Magnetfelder die Gasblasen in Schwerelosigkeit gezielt von den Elektroden weglenken und somit die Trennung von Gas und Flüssigkeit deutlich vereinfachen können. Mithilfe von handelsüblichen Dauermagneten entwickelten die Forschenden ein passives System, das die Blasen automatisch zu bestimmten Sammelpunkten leitet – ganz ohne bewegliche Teile oder zusätzlichen Energiebedarf.

Dabei kamen zwei sich ergänzende Ansätze zum Einsatz: Einer nutzt die natürliche Reaktion von Wasser auf Magnetfelder in Schwerelosigkeit, um Gasblasen zu lenken. Der andere erzeugt durch die Wechselwirkung von Magnetfeldern und den bei der Elektrolyse entstehenden elektrischen Strömen eine Drehbewegung in der Flüssigkeit. Diese sorgt dafür, dass sich Gas und Flüssigkeit voneinander trennen, ähnlich, wie bei den mechanischen Zentrifugen auf der ISS, jedoch unter Verwendung magnetischer Kräfte anstelle mechanischer Rotation.

Die heute veröffentlichten Ergebnisse basieren auf vier Jahren gemeinsamer Forschungsarbeit. Álvaro Romero-Calvo vom Georgia Institute of Technology entwickelte bereits 2022 die Grundidee und führte erste Berechnungen und Simulationen durch. Anschließend arbeitete er an der Weiterentwicklung eines Systems, das Wasser mithilfe magnetischer Effekte in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Um die Theorie experimentell zu belegen, entwickelten Katharina Brinkert (bis 2024 University of Warwick, jetzt ZARM) und ihr Team spezielle elektro- und photoelektrochemische Versuchsaufbauten für den Einsatz in der Schwerelosigkeit. „Wir konnten zeigen, dass es für die Trennung von Wasserstoff und Sauerstoff keine Zentrifugen oder mechanische Bauteile braucht – nicht einmal zusätzliche Energie. Das System funktioniert vollkommen passiv und ist sehr wartungsarm“, erklärt Brinkert.

Ömer Akay war für die Durchführung der Experimente im Bremer Fallturm des ZARM zuständig und trug die Ergebnisse für die Veröffentlichung zusammen: „Unsere Elektrolysezellen ermöglichen die Sauerstoff- und Wasserstoffproduktion aus Wasser in Schwerelosigkeit mit einer Effizienz, die der auf der Erde sehr nahe kommt.“

Erfolgreiche Tests in Mikrogravitation

Die Experimente bestätigten, dass magnetische Kräfte die Ablösung und Bewegung der Gasblasen deutlich verbessern und die Effizienz der Elektrolysezellen um bis zu 240 Prozent steigern können. Damit wird ein langjähriges ingenieurtechnisches Problem der Raumfahrt gelöst – und der Weg für leichtere, robustere und nachhaltigere Systeme zur Lebenserhaltung im All geebnet. Als nächster Schritt soll das System auf Höhenforschungsraketen weiter getestet werden.

Das Projekt wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der US-Raumfahrtbehörde NASA gefördert.

Weitere Informationen:

Link zur Veröffentlichung: https://www.nature.com/articles/s41557-025-01890-0

Wissenschaftlicher Kontakt:

Katharina Brinkert (Co-Direktorin des ZARM und Leiterin des Forschungsteams „Photoelektrokatalyse”)
katharina.brinkert(at)zarm.uni-bremen.de
Ömer Akay
oemer.akay(at)zarm.uni-bremen.de

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• Fallturm Bremen (ZARM)

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