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ASTROBIOLOGIE
Ohne viel Sauerstoff kein höheres Leben
von Stefan Deiters
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7. Juli 2005

Ein Team von Astrobiologen untersuchte die Frage, welches Element für komplexeres Leben auf jeden Fall in einer Planetenatmosphäre vorhanden sein muss. Das Ergebnis: Ohne einen hohen Sauerstoffgehalt dürfte die Existenz von höher entwickeltem Leben wie etwa Tieren nicht möglich sein. Durch diese Bedingung wird die Zahl der Orte im All, auf denen es solches Leben geben könnte, erheblich eingeschränkt.

Erde

Höher entwickeltes Leben benötigte einen bestimmten Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre. Foto: NSSDC / NASA

Astrobiologen versuchen herauszufinden, unter welchen Bedingungen Leben im All entstehen und wie es sich entwickeln kann. Die große Schwierigkeit dabei ist es, dass den Forschern nur unsere Erde als Anschauungsmaterial zur Verfügung steht. Man muss sich also ständig fragen, ob ein "lebenswichtiger" Faktor generell von Bedeutung ist oder aber nur im Spezialfall der Erde eine Rolle spielt. Professor David Catling von der Universität in Bristol hat dies zusammen mit Kollegen versucht: Er glaubt, dass eine sauerstoffreiche Atmosphäre für die Entwicklung von mehrzelligen Lebensformen von entscheidender Bedeutung ist.

Allerdings war, betont Catling, die Erde nicht von Anfang an lebensfreundlich: Fast vier Milliarden Jahre dauerte es, bis sich durch die Photosynthese der Pflanzen genug Sauerstoff in der Atmosphäre angesammelt hatte, damit sich komplexere Lebensformen wie etwa Tiere bilden konnten.

Vier Milliarden Jahre aber sind auch für Astronomen eine sehr lange Zeit - immerhin fast die Hälfte der Lebensdauer unserer Sonne. Andere Planeten, die um massereicherer Sonnen kreisen, könnte daher Pech haben: Diese Sonnen entwickeln sich deutlich schneller, so dass sich in den Atmosphären eventuell nicht ausreichend Sauerstoff bilden kann. "Das ist ein sehr wichtiger begrenzender Faktor für die Entstehung von Leben auf Planeten, auf denen grundsätzlich Leben möglich sein sollte," so Catling.

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Die Forscher haben sich für diese Untersuchung die Grundlagen des Stoffwechsels von Organismen auf der Erde angesehen: Dabei stellten sie fest, dass die Gewinnung von Energie aus Sauerstoff am effektivsten ist. Nur für das Element Fluor waren die Werte besser, Chlor war etwa gleichwertig. Allerdings kommen Fluor und Chlor im Weltall deutlich seltener vor als Sauerstoff und können sich, weil sie sehr schnell mit anderen Stoffen reagieren, in einer Atmosphäre nicht ansammeln. Sauerstoff-basiertes Leben kann, so die Berechnungen der Forscher, aus einer bestimmten Menge Nahrung rund zehnmal mehr Energie gewinnen, als Leben, das ohne Sauerstoff auskommt.

Als weiteren Beleg für seine These weist Catling zudem darauf hin, dass sich größere Lebensformen auf der Erde offenbar parallel zum steigenden Sauerstoff-Gehalt der Atmosphäre entwickelt haben. Entscheidend dafür, ob sich auf einem fernen im Prinzip lebensfreundlichen Planeten also tatsächlich Leben entwickeln kann, ist somit die Frage, wie schnell sich in der Atmosphäre eine bestimmte Menge an Sauerstoff anreichert.

Ist es deswegen aber unwahrscheinlich, Planeten mit komplexerem Leben zu finden? Nicht unbedingt: Vielleicht, so spekulieren die Forscher, gibt es Planeten, auf denen es Bedingungen gibt, unter denen die Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre noch schneller stattfinden kann als auf der Erde. Auch ein etwas massereicherer Zentralstern mit einer kürzeren Lebensdauer als die Sonne, wäre dann kein Problem.

Und noch etwas spricht für die besondere Rolle von Sauerstoff: Es ist eine Komponente von flüssigem Wasser, was für Entwicklung von Leben wie wir es kennen, absolut notwendig ist. Extrasolare Planeten mit großen Ozeanen, in denen es einfache Lebensformen gibt, sollten also deutlich eher das Potential haben, eine sauerstoffreiche Atmosphäre zu entwickeln, in der sich dann irgendwann einmal komplexere Lebensformen wie Tiere bilden können.

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