EXTRASOLARE PLANETEN
Lebensspuren noch schwieriger zu finden?
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
astronews.com
4. Dezember 2017

Die Suche nach Leben auf anderen Planeten ist vielleicht noch schwieriger, als man ohnehin schon angenommen hatte. Das ist das Ergebnis einer jetzt vorgestellten Studie. Auf Planeten wie Proxima b oder TRAPPIST-1d könnten ungewöhnliche Strömungsmuster das atmosphärische Ozon, das als Lebensindikator gilt, vor Teleskopbeobachtungen verbergen.

Künstlerische Darstellung von TRAPPIST-1d (rechts) und seinem Stern (links). Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Planeten wie dieser einige ihrer Lebensspuren vor den Beobachtungen der Astronomen verstecken. Bild: MPIA-Grafikabteilung [Großansicht]

Wie können wir hoffen, Leben auf einem Exoplaneten zu entdecken - also auf einem Planeten, der einen anderen Stern umkreist als die Sonne? Eine nach heutigem Wissensstand erfolgversprechende Suchstrategie lautet wie folgt: Untersuche die Atmosphäre eines Exoplaneten und identifiziere darin chemische Verbindungen, die typischerweise von Lebewesen produziert wurden. Dazu gehören in der Erdatmosphäre die dort vorhandenen großen Mengen an Sauerstoff.

Doch nun haben Forscher unter der Leitung von Ludmila Carone vom Max-Planck-Institut für Astronomie herausgefunden, dass diese Spuren von Leben besser versteckt sein könnten, als bisher angenommen. Carone und ihr Team betrachteten einige der nächsten potenziell erdähnlichen Exoplaneten: Proxima b etwa, der den der Sonne am nächsten liegenden Stern Proxima Centauri umkreist, und den vielversprechendsten Planeten der TRAPPIST-1 Planetenfamilie, TRAPPIST-1d.

Diese Planeten umkreisen ihre Sterne in so geringer Entfernung, dass "gebundene Rotation" vorliegen sollte: Die Schwerkraft, die zwischen Planet und Stern wirkt, dreht den Planeten in eine "bevorzugte Orientierung". Das Ergebnis ist ein Planet, dessen eine Seite immer dem Stern zugewandt ist, während die andere immer vom Stern abgewandt ist.

Die Erdatmosphäre hat eine Art atmosphärisches "Förderband" von Luftströmungen, das Ozon aus den Hauptproduktionsgebieten in Äquatornähe in Richtung der Pole transportiert. Dieser Mechanismus ist wichtig dafür, dass die Erde eine globale Ozonschicht besitzt. Bei der Modellierung der Luftströmungen in den Atmosphären solcher Planeten fanden Carone und ihre Kollegen heraus, dass die ungewöhnliche Tag-Nacht-Teilung die Nachweismöglichkeiten für Leben auf solch einem Planeten merklich beeinflussen kann.

Eine der chemischen Verbindungen, die in den aktuellen Suchstrategien eine Rolle spielen, ist Ozon – und Ozon, so zeigt sich, ist von den ungewöhnlichen Strömungsbedingungen betroffen. Heißt das, wann immer wir kein Ozon beobachten, ist der Planet leblos? Nicht unbedingt, legen die Ergebnisse von Carone und ihrem Team nahe.

Grund dafür sind großräumige Strömungen in der Planetenatmosphäre. Auf der Erde führen diese Strömungen aus den Äquatorregionen in Richtung der Pole, und sie helfen mit, das Ozon gleichmäßig über den gesamten Globus zu verteilen. Bei Planeten in gebundener Rotation kann das anders sein: Zumindest für Planeten, die ihrem Stern nahe genug sind, um ihn in 25 Tagen oder weniger zu umkreisen, führen die Hauptströmungen von den Polen in Richtung Äquator und bewirken, dass sich das Ozon lediglich in Äquatornähe sammelt.

"Auch wenn auf einem fernen Planeten kein Ozon nachgewiesen wird, muss das nicht bedeuten, dass es dort überhaupt keinen Sauerstoff gibt", so Carone. "Vielleicht haben wir schlicht am falschen Ort gesucht und das Ozon ist anderswo versteckt." Dieser Umstand muss berücksichtigt werden, wenn Strategien für die Suche nach Leben auf anderen Planeten formuliert werden.

"Dass die Suche nach außerirdischem Leben nicht einfach werden würde, wussten wir von Anfang an", sagt Carone. "Wie schwierig sie tatsächlich wird, das beginnen wir gerade erst herauszufinden." Wäre aber auf einem erdähnlichen Exoplanet mit einer Ozonschicht nur im äquatorialen Bereich, oder ganz ohne schützende Ozonschicht, überhaupt Leben möglich? "Prinzipiell ja", sagt Carone. "Proxima b und die TRAPPIST-Planeten umkreisen rote Zwerge, rötliche Sterne, die allgemein nur sehr wenig schädliches UV-Licht emittieren. Andererseits können diese Sterne sehr temperamentvoll sein. Sie neigen zu heftigen Strahlungsausbrüchen, bei denen auch UV-Strahlung freigesetzt wird. Es gibt viel, was wir noch nicht über diese roten Zwergsterne wissen. Aber ich bin zuversichtlich, dass wir in fünf Jahren viel mehr wissen werden."

Bis dahin sollten sowohl Fortschritte in der Modellierung als auch die Verfügbarkeit deutlich besserer Daten wie denen des James Webb Space Telescope zu maßgeblichen Fortschritten führen.

Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel, der in den Monthly Notes of the Royal Astronomical Society erschienen ist.