Die meisten Exoplaneten, die in den bewohnbaren Zonen um Sterne liegen, sind für das Pflanzenleben, wie wir es kennen, tatsächlich unwirtlich. Das ist laut a neue Studie von Mikrobiologen und Astronomen der University of Georgia, die sagen, dass die Berücksichtigung des Lichts, das ein Planet empfängt, sowie seiner Fähigkeit, flüssiges Wasser zu speichern, eine bessere Definition dafür ist, ob Leben auf anderen Planeten existieren könnte.
Das Bewohnbare Zone (HZ) wird traditionell als der Bereich der Entfernungen um einen Stern definiert, in dem ein Exoplanet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche halten kann. Zu weit, und der Planet bleibt wie der Mars eingefroren. Zu nah und die Ozeane verdunsten, wie es bei der Venus passiert ist. Die Zone in der Mitte ist weder zu heiß noch zu kalt, sondern genau richtig – die sogenannte „Goldlöckchen-Zone“.
Über die Eigenschaften und Anforderungen außerirdischen Lebens ist nichts Sicheres bekannt. Allerdings gibt es in der Astrobiologie im Allgemeinen zwei Denkrichtungen. Die eine besagt, dass die Evolution auf anderen Planeten Wege finden kann, scheinbar unüberwindbare Hindernisse für das Leben, wie wir es kennen, zu umgehen, während andere behaupten, dass das Leben überall an die gleichen universellen physikalischen Prinzipien gebunden ist und daher nur auf eine bestimmte Weise funktionieren kann, ähnlich wie auf der Erde.
Die Forscher gingen von letzterer Prämisse aus und führten eine „Photosynthetic Habitable Zone“ (PHZ) ein – den Bereich um einen Stern, in dem nicht nur flüssiges Wasser existieren kann, sondern in dem auch ausreichend Licht mit Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm vorhanden ist. Letzteres ist notwendig, um einen Überschuss an sauerstoffhaltiger Photosynthese zu erzeugen – der Energiequelle allen pflanzlichen Lebens auf der Erde.
„Sauerstoffphotosynthese ist entscheidend für die Suche nach Leben im Universum – wenn wir Lebenszeichen auf einer fremden Welt erkennen wollen, wäre es wahrscheinlich eine Biosignatur wie eine substanzielle Atmosphäre, die sauerstoffreich ist, denn das ist schwierig.“ erklären [ohne lebende Organismen]“, Hauptautor Kassandra-Halle von der University of Georgia, erzählt Physik-Welt. „Das PHZ ist in gewisser Hinsicht praktischer als das HZ, weil es ein umfassenderes Bild liefert – im PHZ ist nicht nur flüssiges Wasser möglich, sondern auch erdähnliche sauerstoffhaltige Photosynthese, von der wir mit Sicherheit wissen, dass sie die Atmosphäre eines Planeten verändern kann.“ in eins voller Biosignaturen.“
Während es möglich ist, dass sich Leben auf anderen Planeten zur Photosynthese außerhalb dieser Wellenlängen entwickelt, gibt es zwingende physikalische Gründe zu der Annahme, dass dieser Bereich universell sein könnte. Wasser beispielsweise ist für Licht bei photosynthetisch aktiven Wellenlängen hochtransparent, wohingegen die Absorption jenseits dieser Wellenlängen schnell zunimmt, wodurch Ozeane für Licht von außerhalb dieser engen Lücke undurchsichtig werden – ein starker Anreiz für im Meer lebende Organismen, innerhalb derselben Bereiche Photosynthese zu betreiben Erde.
Biosignaturen erkennen
Das Team fand außerdem heraus, dass photosynthetisches Leben auf Planeten, die größer als die Erde sind, möglicherweise weniger wahrscheinlich ist. Dies liegt daran, dass ihre dickere Atmosphäre einen Großteil des nützlichen Lichts blockieren würde, bevor es die Oberfläche erreichen kann. Diese „Supererden“ und „Mini-Neptune“ gab es zuvor gelten als potenziell geeignete Aufenthaltsorte für außerirdisches Leben Angesichts der Tatsache, dass ihre dichte Atmosphäre selbst in größeren Entfernungen vom Mutterstern eine behagliche, vorteilhafte Umgebung schaffen kann. Hall und Kollegen schlagen stattdessen vor, dass beobachtbares Leben häufiger auf kleinen, erdähnlichen Exoplaneten mit dünnerer Atmosphäre vorkommt.
Die Erkennung von Biosignaturen in der Atmosphäre von Exoplaneten erfordert erhebliche Teleskopzeit, daher hoffen die Forscher, dass ihre Arbeit dazu genutzt werden kann, Beobachtungsressourcen auf Planeten zu lenken, die mit größerer Wahrscheinlichkeit Leben zeigen.
Die Erde mit fremden Augen sehen: ein außerirdischer Blick auf unseren Planeten
Während das James-Webb-Weltraumteleskop nur über begrenzte Möglichkeiten zur Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten verfügt, werden geplante Teleskope wie das 39-m-European Extremely Large Telescope in Chile bald in der Lage sein, durch Transitspektroskopie effektiv nach Sauerstoff auf Exo-Erden zu suchen. Noch ehrgeiziger ist die Bewohnbares Exoplaneten-Observatorium Konzeptmission bei der NASA, die in der Lage wäre, Exoplaneten direkt abzubilden und ihre Atmosphären zu charakterisieren.
Die Ergebnisse sollen in veröffentlicht werden Astrophysical Journal Letters.
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