EXTRASOLARE PLANETEN
Zu viel Wasser ist schlecht für Leben
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Bern 
astronews.com
28. August 2015

Wasser gilt für die Existenz von Leben - zumindest für Leben, wie wir es kennen - als unerlässliche Grundlage. Planeten in einer habitablen Zone um einen Stern, die von einem tiefen Ozean dominiert werden, sollten damit eigentlich ideale Voraussetzungen für Leben bieten. Ein neue Studie zeigt jedoch nun, dass dies nicht der Fall sein muss: Zu viel Wasser könnte schlecht für Leben sein.

Künstlerische Darstellung des vermutlich von Ozeanen bedeckten Exoplaneten Kepler-69c. Bild:  NASA/Ames//JPL-Caltech [Großansicht]

Ozeanplaneten sind eine spezielle Klasse von Planeten, welche sich dadurch auszeichnen, dass sie - im Gegensatz zur Erde - von einem tiefen globalen Ozean dominiert sind. Sie kommen in unserem Sonnensystem zwar nicht vor, ihre Existenz wird aber in extrasolaren Planetensystemen vermutet. Ein Team des Berner Center for Space and Habitability (CSH) um Daniel Kitzmann hat nun zusammen mit Kolleginnen und Kollegen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin solche Ozeanplaneten auf ihre Lebensfreundlichkeit untersucht – und kam zum Schluss, dass diese geringer ist, als bislang vermutet.

"Die sogenannte habitable Zone ist der Bereich um einen Stern, in der ein erdähnlicher Planet über einen längeren Zeitraum flüssiges Wasser auf der Oberfläche besitzen kann", erläutert Kitzmann. "Auf den ersten Blick bieten Ozeanplaneten also sehr lebensfreundliche Bedingungen, da ihre Oberfläche jeweils vollständig mit Wasser bedeckt ist." Das Vorhandensein von flüssigem Wasser sei nämlich eine zentrale Voraussetzung für die Entstehung und Entwicklung von Leben, wie wir es kennen. Allerdings hat diese große Wassermenge auch einen stark negativen Einfluss auf das Klima eines Ozeanplaneten, wie die Wissenschaftler feststellen mussten.

Bedeckt viel Wasser den Planeten, steigt nämlich der Druck am Grund des Ozeans so stark an, dass das Wasser dort in Form von exotischem Hochdruckeis (sogenanntem Eis VII und Eis VI) vorkommt. Es hat eine derart hohe Dichte, dass es sich auf dem Meeresboden ablagert. Dort bildet es eine Barriere zwischen dem Gestein auf dem Meeresgrund und dem Wasser darüber - und unterbindet so den Austausch von Kohlendioxid (CO₂) zwischen dem planetaren Gesteinsmantel und dem Ozean.

Der atmosphärische Gehalt von CO₂ übt einen großen Einfluss auf die Oberflächentemperatur eines Planeten aus und ist somit ein entscheidender Faktor für dessen Lebensfreundlichkeit, so Kitzmann. In ihrer Studie konzentrierten sich die Wissenschaftler daher auf den Austausch von CO₂ zwischen dem Ozean und der Atmosphäre.

Im Gegensatz zum gesteinsbasierten sogenannten Carbonat-Silikat-Zyklus, der auf der Erde den CO₂-Gehalt der Atmosphäre reguliert und das Klima langfristig stabilisiert, hat der rein wasserbasierte CO₂-Zyklus auf einem Ozeanplaneten einen destabilisierenden Einfluss.

Der wasserbasierte CO₂-Zyklus ist wesentlich bestimmt durch die Löslichkeit von CO₂ im Wasser, das heißt durch die Aufnahme oder Abgabe von atmosphärischem CO₂ durch den Ozean. Dieser Prozess ist stark temperaturabhängig: Bei einer Abkühlung der Atmosphäre und des Ozeans - etwa aufgrund einer Verringerung der Sonnenaktivität - nimmt das Wasser wesentlich mehr CO₂ auf und entzieht der Atmosphäre damit dieses wichtige Treibhausgas, was sie wiederum weiter abkühlen lässt.

Erwärmen sich die Atmosphäre und der Ozean hingegen, wird zunehmend das im Ozean gebundene CO₂ freigesetzt. Das verstärkt den atmosphärischen Treibhauseffekt und damit die Erwärmung. Dieser destabilisierende CO₂-Zyklus führt laut Kitzmann zu einer wesentlich kleineren habitablen Zone als ursprünglich vermutet.

Obwohl ein Ozeanplanet also im Prinzip das für Leben benötigte Wasser in großen Mengen zur Verfügung habe, so der Forscher, führe gerade dieses dazu, dass die Wahrscheinlichkeit, dort Leben zu finden, kleiner sei als für erdähnliche Planeten. "Zusammengefasst kann man sagen: Zu viel Wasser ist schlecht fürs Leben."

Über ihre Ergebnisse berichteten die Wissenschaftler jetzt in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .