Dass es abseits der Erde irgendwo in den unendlichen Weiten des Alls weitere Lebewesen geben muss, ist angesichts über 5.500 entdeckter Exoplaneten und doppelt so vieler potenzieller Kandidaten nicht weit hergeholt. Doch wie lässt sich die Suche so weit eingrenzen, dass man sich auf die vielversprechendsten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems konzentrieren kann? Forschende der University of Birmingham und des Massachusetts Institute of Technology zeigen diesbezüglich nun einen neuen, verblüffend einfach klingenden Weg auf.
Unter welchen Bedingungen einfachere Organismen, aber auch komplexere Lebensformen existieren können, musste in der Vergangenheit auch auf der Erde schon mehrere Male revidiert werden. Auf der Suche nach außerirdischem Leben bleibt das Vorhandensein von flüssigem Wasser aber dennoch eine der Grundannahmen, die eine Existenz von außerirdischem Leben wahrscheinlich erscheinen lassen. Doch der Nachweis von Wassermengen auf weit entfernten Exoplaneten gestaltete sich bisher äußerst schwierig.
Ozeane im All entdecken
In unserem Sonnensystem konnten Forschende zwar nachweisen, dass Teleskope die Reflexion der Sonne auf großen Wassermassen wie Ozeanen und Seen registrieren können. Auf diese Weise konnten etwa die großen Wasserflächen auf dem Saturn-Mond Titan bestätigt werden. Doch für weit entfernte Exoplaneten ist dieser visuelle Beweis unmöglich – zumindest mit der heute verfügbaren Technik.
Andere Messwerte lassen sich aber auch heute schon relativ gut aus weiter Ferne sammeln. Einer davon ist das Vorkommen von Kohlendioxid (CO2) bei einem Planeten. CO2 lässt sich im Infrarotbereich mit entsprechenden Instrumenten wie etwa dem James-Webb-Weltraumteleskop nachweisen und deutet im Normalfall auf eine Atmosphäre hin – ebenfalls eine Voraussetzung für planetares Leben, zumindest so, wie wir es kennen.
Finden sich in einem planetaren System nun mehrere Himmelskörper, die eine Atmosphäre vorweisen, könnte die Konzentration an Kohlendioxid den entscheidenden Hinweis geben. Besitzt ein Exoplanet deutlich weniger CO2 in der Atmosphäre als seine Nachbarplaneten, ist dies laut Ansicht der Forschenden ein untrügliches Zeichen, dass es auf ihm große Wassermengen und einen damit auftretenden Wasserkreislauf geben muss. Denn nur diese seien in der Lage, der Atmosphäre in großen Mengen CO2 zu entziehen.
Venus, Erde, Mars
Ihre Hypothese untermauern die Forschenden mit Erkenntnissen und Messwerten aus unserem Sonnensystem, indem sie Venus, Erde und Mars analysierten. Aus weiter Ferne betrachtet handelt es sich bei allen dreien um Planeten mit felsigem Untergrund, einer Atmosphäre und temperierten Regionen, die ein Vorkommen von Lebewesen zumindest nicht ausschließen. Auffallend ist, dass die Erde ungeachtet der ähnlichen Entstehungsgeschichte deutlich weniger CO2 in ihrer Atmosphäre vorweist als die anderen Planeten. Als einzige schlüssige Erklärung dient der Umstand, dass die Erde über flüssige Wassermassen verfügt, die nachweislich CO2 in riesigen Mengen binden.
Nach einer fachübergreifenden Überprüfung der Hypothese, für die Fachliteratur aus Biologie und Chemie, aber auch neue klimawandelbedingte CO2-Analysen für unser Sonnensystem einflossen, sehen sich die Forschenden in ihrer Annahme bestätigt. Sie gehen davon aus, dass der deutlich geringere Kohlendioxidgehalt relativ zu einem oder mehreren Nachbarplaneten ein starkes Zeichen für flüssiges Wasser und somit auch Leben ist. Ihre diesbezügliche Studie wurde vor wenigen Tagen in "Nature Astronomy" veröffentlicht.
Ozon als weiterer Hinweis
Nur weil ein Planet potenziell bewohnbar ist, muss das allerdings nicht heißen, dass er es auch tatsächlich ist. Die Forschenden schlagen deshalb eine zweite Messung vor, welche die Wahrscheinlichkeit von vorhandenem Leben deutlich erhöht. Denn auch Lebewesen können das CO2-Reservoir anzapfen und etwa wie im Fall von Pflanzen Sauerstoff ausstoßen. Dieser ist aus weiter Ferne zwar ebenfalls schwer zu entdecken, doch es gibt einen Trick. Denn durch die Reaktion mit Lichtteilchen der Sonne verwandelt sich der Sauerstoff in Ozon, was wiederum deutlich einfacher mit Messinstrumenten registriert werden kann.
Den Forschenden zufolge könnten die Erkenntnisse in den kommenden Jahren eingesetzt werden, um mit dem James-Webb-Teleskop das multiplanetare System TRAPPIST-1 zu erforschen. Es ist nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt und birgt sieben Exoplaneten, die um einen hellen Stern kreisen. (Martin Stepanek, 7.1.2024)