Astromonie: Wo wir nach Leben auf anderen Planeten suchen sollten
Damit Leben entstehen kann, braucht es einige Voraussetzungen. Eine der wichtigsten ist das Vorhandensein von Wasser. Deswegen sucht die astronomische Fachwelt das Universum nach wasserreichen Planeten ab, die sich in einem bewohnbaren Bereich um ihren Heimatstern bewegen. Dieser Bereich wird auch habitable Zone genannt. Doch trotz der umfangreichen Suche und mehr als 5.500 entdeckten Exoplaneten(öffnet im neuen Fenster) gibt es keine Spur von mikrobiellem Leben oder gar intelligenten Aliens.
Woran liegt das? Ein Forschungsteam(öffnet im neuen Fenster) der UC Irvine (University of California, Irvine) hat sich mit dieser Frage beschäftigt. Und die Antwort könnte einfacher sein als gedacht: Wir suchen vielleicht nach den falschen Planeten. Möglicherweise wird sich Leben nicht auf besonders wasserreichen Welten finden.
Bei unserer Suche nach außerirdischen Leben sind wir eingeschränkt
Eines der Hauptprobleme ist die derzeitige Technologie. Sie schränkt uns bei der Suche ein, weil sie am besten dafür geeignet ist, nach Planeten zu suchen, die ihren Stern in einer engen Umlaufbahn passieren . Die astronomische Fachwelt konzentriert sich bei ihrer Suche auf Planeten, die ihren Wirtsstern in weniger als 100 Tagen umrunden.
Die meisten bisher entdeckten Exoplaneten befinden sich somit viel näher an ihrem Stern, als die Erde und die Sonne voneinander entfernt sind. Man muss kein Experte sein, um zu verstehen, dass es auf solchen Exoplaneten viel heißer ist als auf der Erde. Jegliches potenzielle Leben würde verbrutzeln.
Andererseits: Ganz auszuschließen ist es nicht, dass es auf solchen heißen Welten Leben gibt. Da wir Leben nur von der Erde her kennen, haben wir dieses als einzigen Referenzwert. Das Wissen über irdische Organismen wird somit auf fremde Orte in unserem Universum angewandt.
Suche auf bestimmte Sterne reduziert
Der Fachwelt ist das natürlich klar. Deswegen sucht sie auch nicht nach Exoplaneten in sonnenähnlichen Sternensystemen, sondern reduziert das Suchfeld auf M-Zwergsterne .
M steht für das Spektrum des Lichts, das ein Stern ausstrahlt. Sterne in diesem Bereich sind unter anderem schwach rot-orange leuchtende rote Zwerge. Auf ihrer Oberfläche herrschen Temperaturen von circa 2.300 bis 3.900 Kelvin. Sie sind somit um einiges kühler als die Oberfläche unserer Sonne, auf der Temperaturen von 5.778 Kelvin herrschen.
Etwa drei Viertel der Sterne im Universum sind rote Zwerge. Ihre Masse beträgt etwa 7,5 Prozent bis maximal 60 Prozent unserer Sonne – die Obergrenze kann je nach Fachliteratur jedoch auch bei 40 Prozent liegen. Da rote Zwerge masseärmer und kühler sind, leuchten sie nur sehr schwach und sind mit dem bloßen Auge von der Erde aus nicht zu entdecken.
Für Planetenjäger haben ihre geringe Masse und Temperatur einen Vorteil: Die bewohnbare Zone befindet sich viel näher an dem Stern. Dadurch haben Exoplaneten dort eine viel geringere Umlaufzeit. Das bringt jedoch ein anderes Problem mit sich.
Störende Gezeitenkräfte
Es kann durchaus sein, dass die Umlaufbahn solcher Exoplaneten zu eng ist. Die Drehgeschwindigkeit der sternnahen Planeten wird dann durch die Gezeitenkräfte des Sterns beeinflusst. Das hat bei kleineren Himmelskörpern eine gebundene Rotation zur Folge – ähnlich wie wir es vom Mond und unserer Erde kennen.
Die Eigenrotation des Mondes ist so langsam, dass wir immer nur dieselbe Seite zu Gesicht bekommen. Das liegt daran, dass die Schwerkraft unserer Erde eine Bremswirkung ausübt. Dieses Phänomen wird auf Englisch als tidal locking bezeichnet. Ähnliches passiert auch auf fremden Welten, nur dass es hier die Schwerkraft des Sterns ist, die auf den nahen Exoplaneten wirkt.
Einem solchen Planeten fehlt ein regelmäßiger Tag- und Nachtzyklus; eine Seite des Exoplaneten liege permanent auf der Tagseite, während die andere Planetenseite ausschließlich in der Dunkelheit liege, heißt es in der Studie.
Solche Exoplaneten erscheinen zunächst unbewohnbar. Schließlich suchen Forschungsteams nach Planeten, die genau die richtige Temperatur haben, bei der flüssiges Wasser vorhanden sein kann. Jedoch ist es auf der Tagseite solcher Welten – abhängig von ihrem Abstand zum Stern – glühend heiß und alles Wasser müsste verdampfen. Diese Seite wäre somit komplett trocken.
Auf der Nachtseite ist es dagegen so kalt, dass Wasser nur im gefrorenem Zustand existieren könnte. Sie müsste mit riesigen Eiskappen und großen Gletschern bedeckt sein. Laut dem Forschungsteam gibt es jedoch einen Zwischenbereich, der Leben hervorbringen könnte.
Der lebensfreundliche Terminator
Ein solcher Ort wird Terminator genannt. Er hat jedoch nichts mit der menschheitszerstörenden künstlichen Intelligenz aus dem gleichnamigen Film zu tun. Der Terminator ist die Trennlinie zwischen der Tag- und der Nachtseite des Planeten.
In dieser Zone könnte der perfekte Temperaturbereich zwischen zu heiß und zu kalt liegen. Wenn die Temperaturen über den Gefrierpunkt steigen, könnte das Eis der Gletscher auf der Nachtseite schmelzen und den Terminator mit ausreichend flüssigem Wasser versorgen. Damit wäre dieser Bereich ein bewohnbarer Gürtel rund um den Exoplaneten.
Das Forschungsteam simulierte das Klima von Terminatorplaneten mit einer modifizierten Klimamodellierungssoftware. Solche Programme werden üblicherweise für die Modellierung des Klimas auf unserem eigenen Planeten genutzt. Mit der Software ermittelte das Forschungsteam die optimale Wassermenge auf einem Planeten, die flüssiges Wasser in der Terminatorzone erlaubt.
Besonders wasserreiche Exoplaneten beherbergen wohl kein Leben
Einmal kurz zurück: Die Fachwelt sucht im Universum nach besonders wasserreichen Welten und hofft dort Spuren der Bausteine für die Entstehung von Leben zu finden. Das Forschungsteam kam aber zu dem Ergebnis, dass es dafür alles andere als günstig ist, wenn ein Exoplanet größtenteils mit Wasser bedeckt wäre.
Das Wasser würde auf der Tagseite vermutlich einfach verdunsten und den gesamten Planeten mit einer dicken Dampfschicht bedecken. Der Treibhauseffekt wäre zu groß, als dass Leben bestehen könnte. Laut dem Forschungsteam gehören also vor allem Exoplaneten mit viel Landmasse zu den geeignetsten Kandidaten für fremdes Leben.
Deshalb wollen die Forscher die Aufmerksamkeit auf weitere wasserarme Planeten lenken. Die haben zwar keine ausgedehnten Ozeane, können dafür aber Seen oder andere kleinere Flüssigwasserkörper aufweisen. Diese Zonen könnten laut der Forschungsgruppe sehr vielversprechend sein.
Zur Studie
Die Studie der Astronomen der UC Irvine wurde am 16. März 2023 im Fachmagazin The Astrophysical Journal unter dem Titel Terminator Habitability: The Case for Limited Water Availability on M-dwarf Planets(öffnet im neuen Fenster) publiziert.
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