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EXTRASOLARE PLANETEN
Wie verrät sich Leben in fernen Atmosphären?
von Stefan Deiters
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15. September 2014

Sobald Astronomen einen extrasolaren Planeten gefunden haben, auf dem es theoretisch Leben geben könnte, stellt sich natürlich sofort die nächste Frage: Hat sich auf der fernen Welt tatsächlich auch Leben entwickelt? Jetzt haben Forscher die Zusammensetzung extrasolarer Atmosphären simuliert, um Substanzen zu identifizieren, die auf Leben auf dem Planeten hinweisen könnten.

Atmosphären

Wie verrät sich Leben in einer Atmosphäre: die Antwort könnte das gemeinsame Auftreten von Methan und Sauerstoff sein. Bild: NASA [Großansicht]

Wenn Astronomen Glück haben und nicht nur einen Planeten entdecken, auf dem Leben theoretisch möglich wäre, sondern auch in der Lage sind, Spektren von dessen Atmosphäre aufzunehmen, stellt sich sofort die nächste Frage: Welche Elemente und Verbindungen in der fernen Atmosphäre, die in dem Spektrum sichtbar werden, könnten biologischen Ursprungs sein? Welche Signatur verrät, dass es auf der fernen Welt Leben gibt?

Die Frage ist nicht einfach zu beantworten. Das zeigten umfangreiche Simulationen, die Wissenschaftler am Virtual Planetary Laboratory des NASA Astrobiology Institute in den vergangenen Jahren durchgeführt haben. Insbesondere gibt es offenbar keinen einzelnen Stoff, den man als untrüglichen Hinweis auf Leben verwenden könnte.

"Als wir diese Berechnungen machten, haben wir in einigen Fällen einen großen Anteil von Ozon gesehen, das sich in der Atmosphäre angesammelt hat, obwohl es in der Atmosphäre keinen Sauerstoff gab", erklärt Shawn Domagal-Goldman vom Goddard Space Flight Center der NASA. "Dies hat für unsere weiteren Pläne für die Suche nach Leben außerhalb der Erde bedeutende Konsequenzen."

Sauerstoff und Ozon in der Atmosphäre galten nämlich bislang als deutliche Hinweise auf Leben. Ozon entsteht bei uns durch eine Reaktion von atomarem und molekularem Sauerstoff und letzterer wird hauptsächlich durch Photosynthese erzeugt. Die neue Studie zeigt nun aber, dass dies nicht bedeuten muss, dass Ozon und Sauerstoff auch in einer anderen Atmosphäre ein Hinweis auf Leben sind. So könnten die Stoffe nämlich hier entstehen, wenn Kohlendioxid durch starke ultraviolette Strahlung aufgespalten wird - und dies sogar in Mengen, die von der Erde aus nachweisbar wären.

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Auch Methan gilt als Hinweis auf mögliches Leben auf einem Planeten. Es kann allerdings auch auf andere Weise freigesetzt werden. So könnten etwa Vulkane am Meeresboden dafür verantwortlich sein. "Unsere Studie hat aber gezeigt, dass Methan und Sauerstoff zusammen oder Methan und Ozon zusammen noch immer ein guter Hinweis auf Leben sein dürften", so Domagal-Goldman.

Der Grund dafür ist relativ simpel: In einer Atmosphäre mit sauerstoffhaltigen Molekülen wird Methan sehr schnell zerstört. Domagal-Goldman verdeutlicht dies mit einer Analogie: "Es ist wie mit Studenten und Pizza: Wenn man eine Pizza in einem Raum sieht, in dem sich auch Studenten befinden, ist die Chance recht groß, dass die Pizza gerade frisch geliefert wurde, da die Studenten eine Pizza in der Regel recht schnell verspeisen."

"Genauso ist es mit Methan und Sauerstoff", fährt Domagal-Goldman fort. "Wenn es beide zusammen in einer Atmosphäre gibt, muss Methan relativ frisch sein, weil Sauerstoff Teil einer Reaktionskette ist, die Methan verbraucht. Der beste Weg, um in Gegenwart von Sauerstoff für neues Methan zu sorgen, ist Leben. Auch umgekehrt gilt es: Wenn man Sauerstoff in einer Atmosphäre mit viel Methan haben will, muss man ständig neuen Sauerstoff zugeben. Und auch das funktioniert am besten durch Leben."

Für ihre Studie haben die Wissenschaftler mehrere Tausend Simulationen von Atmosphären außerirdischer Planeten durchgeführt und dabei ganz verschiedene Zusammensetzungen und auch verschiedene Typen von Zentralsternen berücksichtigt. Letzteres ist wichtig, da die Strahlung eines Sterns einen bedeutenden Einfluss auf die Zerstörung bestimmter Verbindungen in der Atmosphäre haben kann.

Entscheidend ist es auch, eine Atmosphäre im Gleichgewichtszustand zu betrachten, in dem sie über lange Zeiträume existieren kann. Ein zufälliger kurzzeitiger Anstieg eines bestimmten Stoffes - etwa durch eine Eruption - fällt da nicht so ins Gewicht, weil es sehr unwahrscheinlich ist, dass man den betreffenden Planeten gerade zu diesem Zeitpunkt beobachtet.

Über ihre Untersuchung berichteten die Astrononen in der vergangenen Woche in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal. 

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siehe auch
Spitzer: Rätselhafter Exoplanet ohne Methan - 27. April 2010
Venus Express: Venussonde sucht nach Leben - auf der Erde - 13. Oktober 2008
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
NASA
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