Exoplanetenjäger überdenken Suche Nach Außerirdischem Leben

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-21 22:30

Astronomen erweitern ihre Vorstellungen darüber, wie Chemie und Geologie die Lebenschancen auf anderen Welten beeinflussen könnten.

Steve Desch kann die Zukunft der Exoplanetenforschung sehen und es ist nicht schön. Stellen Sie sich vor, Astronomen würden das kommende James Webb-Weltraumteleskop der NASA verwenden, um die Atmosphäre einer Erdmassenwelt nach Lebenszeichen abzusuchen. Stellen Sie sich dann vor, dass sie jahrelang Hinweise auf Luftsauerstoff jagen - bevor sie erkennen, dass es sich um falsch positive Ergebnisse handelt, die durch geologische Aktivitäten anstelle von Lebewesen hervorgerufen wurden.

Desch, ein Astrophysiker an der Arizona State University in Tempe, und andere Planetenjäger trafen sich vom 13. bis 17. November in Laramie, Wyoming, um bessere Wege zu finden, um nach Leben jenseits der Erde zu suchen. Viele beginnen zu argumentieren, dass die Standarddefinition der Bewohnbarkeit - flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten zu haben - nicht der Faktor ist, der die Erforschung von Exoplaneten leiten sollte. Stattdessen, so die Wissenschaftler, sollte sich das Feld auf die Chancen konzentrieren, außerirdisches Leben zu entdecken, falls es existiert.

"Planeten können bewohnbar sein und kein Leben ohne Auswirkungen haben", sagte Desch den Forschern auf dem Treffen.

Es stellt sich heraus, dass Wasserwelten einige der schlechtesten Orte sind, um nach Lebewesen zu suchen. Eine auf dem Treffen vorgestellte Studie zeigt, wie einem mit Ozeanen bedeckten Planeten Phosphor entzogen werden kann, ein Nährstoff, ohne den irdisches Leben nicht gedeihen kann. Andere Arbeiten kommen zu dem Schluss, dass ein Planet, der in noch tieferem Wasser überflutet ist, geologisch tot wäre und keiner der planetaren Prozesse fehlt, die das Leben auf der Erde fördern.

„Bei der Bewohnbarkeit geht es nicht nur darum, die Signatur einer außerirdischen Lebensform zu finden, die tief durchatmet“, sagt Elizabeth Tasker, Astronomin und Exoplanetenforscherin am Institut für Weltraum- und Luftfahrtwissenschaften der Japan Aerospace Exploration Agency in Sagamihara. Es geht auch darum, wie die Geologie und Chemie eines Planeten miteinander verbunden sind, um eine einladende oder feindliche Umgebung zu schaffen, was die Suche nach außerirdischem Leben erschwert.

Surfen und Rasen

Astronomen haben Tausende von Exoplaneten katalogisiert, von denen mehr als ein Dutzend potenziell bewohnbar sind. Der jüngste, der am 15. November angekündigt wurde, ist Ross 128b, der 3,4 Parsec (11 Lichtjahre) von der Erde entfernt ist. Es ähnelt dem Ziel, das Wissenschaftler jahrzehntelang gejagt haben: einem erdgroßen Planeten, der einen nahe gelegenen Stern umkreist, wahrscheinlich in der richtigen Entfernung, um flüssiges Wasser zuzulassen.

Die meisten dieser Planeten haben einige Eigenschaften, die sie davon abhalten, echte Erdzwillinge zu sein. Ross 128b umkreist beispielsweise eher einen coolen Zwergstern als einen sonnenähnlichen Wirt. Tasker sagt jedoch, dass die üblichen Metriken, mit denen Wissenschaftler bewerten, wie bewohnbar eine Welt ist, wie z. B. ihre Position relativ zu ihrem Stern oder wie stark sie der Erde ähnelt, falsch sind.

Um herauszufinden, wie wertvolle Beobachtungszeit berechnet werden kann, schlagen einige Wissenschaftler vor, auf Planeten zu zielen, von denen angenommen wird, dass sie wie die Erde eine Mischung aus Ozean und Land aufweisen. Das liegt daran, dass Welten mit nichts als Wasser auf ihren Oberflächen möglicherweise keine wichtigen Nährstoffe in Formen zur Verfügung haben, die das Leben unterstützen können - wenn sie auf derselben Chemie basieren wie das Leben auf der Erde.

"Wir haben das Stereotyp, dass wir Leben haben, wenn wir Ozeane haben", sagt Tessa Fisher, eine mikrobielle Ökologin im Bundesstaat Arizona. Ihre jüngste Arbeit widerspricht dieser Idee. Fisher und ihre Kollegen untersuchten, was auf einem „Aqua-Planeten“mit einer Oberfläche passieren würde, die fast oder vollständig von genug Wasser bedeckt ist, um die Ozeane der Erde fünfmal zu füllen.

Auf der Erde spült Regenwasser, das auf Felsen trifft, Phosphor und andere Nährstoffe in die Ozeane. Aber ohne exponiertes Land gibt es keine Möglichkeit für Phosphor, das Wasser auf einem Wasserplaneten im Laufe der Zeit anzureichern, berichtete Fisher auf dem Laramie-Treffen. Es würde keine Meeresorganismen wie Plankton geben, die Sauerstoff in der Atmosphäre des Planeten aufbauen könnten, sagt sie, was diese Art von Welt zu einem schrecklichen Ort macht, um Leben zu finden.

Nasse Decke

Die nassesten Planeten würden in andere Schwierigkeiten geraten, sagt Cayman Unterborn, ein Geologe im US-Bundesstaat Arizona, der die Auswirkungen von Wasser im Wert von bis zu 50 Erdmeeren auf den gesamten Planeten analysierte. Das bloße Gewicht all dieser Flüssigkeit würde so viel Druck auf den Meeresboden ausüben, dass das Innere des Planeten überhaupt nicht schmelzen würde, stellte Unterborn fest.

Planeten benötigen mindestens ein gewisses inneres Schmelzen, um geologische Aktivitäten wie die Plattentektonik aufrechtzuerhalten und die richtige geochemische Umgebung für das Leben bereitzustellen. In diesem Fall sagt Unterborn: "Zu viel Wasser ist zu viel des Guten."

Wasserreiche Welten sind einfach zu erschaffen. Viele Planeten haben sich wahrscheinlich weit entfernt von ihrem Mutterstern gebildet, sagt Tasker, bei kühlen Temperaturen, bei denen sie aus Felsbrocken und viel Eis hätten verschmelzen können. Wenn ein solcher Planet später näher an seinen Stern heranwanderte, würde das Eis schmelzen und die Oberfläche in riesigen Ozeanen bedecken. Einige der sieben kleinen Planeten, die den Stern TRAPPIST-1 umkreisen, der 12,6 Parsec (41 Lichtjahre) von der Erde entfernt ist, haben vermutlich beträchtliches Wasser auf ihrer Oberfläche.

Anstatt solche Wasserwelten instinktiv zu untersuchen, müssen Astronomen laut Tasker tiefer darüber nachdenken, wie sich Planeten im Laufe der Zeit entwickelt haben. "Wir müssen sorgfältig darauf achten, den richtigen Planeten auszuwählen", sagt sie.

Das James Webb-Weltraumteleskop soll 2019 auf den Markt kommen. Sobald das Teleskop im Weltraum ist, wird es einen Großteil seiner Zeit damit verbringen, potenziell erdähnliche Welten zu untersuchen. Die Forscher haben bereits begonnen zu analysieren, wie Sauerstoff, Methan oder andere „Biosignatur“-Gase in Exoplanetenatmosphären aus Sicht des Teleskops erscheinen könnten.

Gegen Ende des Laramie-Treffens stimmten die Teilnehmer darüber ab, ob Wissenschaftler bis 2040 Beweise für das Leben auf einem Exoplaneten finden werden. Sie waren nicht optimistisch: 47 sagten nein und 29 sagten ja. Aber ein größerer Teil war bereit zu wetten, dass das Leben in den 2050er oder 2060er Jahren auf einer anderen Welt zu finden sein würde.

Das ist vermutlich genug Zeit, um die Debatte darüber durchzuarbeiten, auf welche Welten am besten abgezielt werden kann.