Wo könnte es außerhalb der Erde Leben geben? Astronomen untersuchen mögliche Orte im Universum

Die Suche nach Leben außerhalb der Erde ist ein Thema, das sowohl die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft als auch der breiten Öffentlichkeit auf sich zieht. Ihr Hauptgebiet ist die Astrobiologie, die Studien über den Ursprung des Lebens, die Entwicklung von Planetensystemen und biologische Prozesse miteinander verbindet. Aufgrund dieser Suche wurde in den letzten Jahrzehnten der Entdeckung von Exoplaneten und der Beobachtung atmosphärischer Biosignaturen größere Aufmerksamkeit geschenkt. Die Erkennung potenziell bewohnbarer Umgebungen erfordert die Integration physikalischer, chemischer und biologischer Modelle.

Jüngste Studien haben unser Verständnis der Bewohnbarkeit im Universum erweitert, das sich zuvor auf erdähnliche Planeten konzentrierte, die sonnenähnliche Sterne umkreisen. Heute wird die Möglichkeit von Leben auch in Systemen in Betracht gezogen, die kleinere und kühlere Sterne wie rote Zwerge umkreisen, sowie in Umgebungen mit extremen Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Strahlung oder chemischer Zusammensetzung. Modelle deuten darauf hin, dass diese Systeme stabile Atmosphären und ausreichende Energiequellen aufrechterhalten könnten, um biologische Prozesse zu ermöglichen.

Ein kürzlich erschienener Artikel schlägt eine Neubewertung der Kriterien vor, die bei der Suche nach außerirdischem Leben verwendet werden. Das zentrale Ziel des Artikels ist es, zu hinterfragen, in welchen Umgebungen Biosignaturen eher entstehen. Die in The Astrophysical Journal veröffentlichte Arbeit schlägt vor, Grenzen zu identifizieren, um zu bestimmen, wo die Suche nach Leben priorisiert werden sollte. Unter bestimmten Bedingungen zielt dieser Ansatz darauf ab, die Suche nach Leben effizienter, evidenzbasierter und mit physikalischen und chemischen Modellen in Einklang zu bringen.

Suche nach Erde 2.0

Die Suche nach außerirdischem Leben ist ein äußerst komplexes und multidisziplinäres wissenschaftliches Gebiet. Es vereint Astrophysik, Geologie, Chemie und Biologie, um zu untersuchen, ob biologische Prozesse in anderen planetarischen Umgebungen entstehen und fortbestehen können. Diese Forschung stützt sich hauptsächlich auf den indirekten Nachweis von Biosignaturen, wie z. B. das Vorhandensein spezifischer Moleküle in Exoplanetenatmosphären, Isotopenmuster und chemische Ungleichgewichte, die durch abiotische Prozesse nicht ohne Weiteres erklärt werden können.

Aus beobachtender Sicht priorisiert die derzeitige Strategie Systeme, die der Erde ähnlicher sind. Dazu gehören sowohl die Geologie und die Zusammensetzung der Atmosphäre des Planeten als auch die Art des Sterns, wie beispielsweise die Sonne. Um dies zu erreichen, konzentrieren sich die Beobachtungen neben der Suche nach nahe gelegenen Energiequellen auch auf die detaillierte Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten. Mit anderen Worten: Astronomen wollen die Mindestbedingungen identifizieren, die für den Stoffwechsel und die Erhaltung des Lebens erforderlich sind.

Bewohnbare Zone

Einer der wichtigsten Punkte dieser Suche ist die Berücksichtigung der bewohnbaren Zone eines Sterns. Diese Zone variiert von Stern zu Stern und ist definiert als der Bereich um ihn herum, in dem die Bedingungen die Existenz von flüssigem Wasser auf der Oberfläche eines Gesteinsplaneten ermöglichen. Dieser Bereich hängt direkt von der Leuchtkraft und Temperatur des Sterns ab. Das Vorhandensein von flüssigem Wasser wird als wichtiges Kriterium angesehen, da Wasser als effizientes Lösungsmittel für chemische Reaktionen im Zusammenhang mit biologischen Prozessen fungiert.

Es ist wichtig zu beachten, dass die bewohnbare Zone allein noch nicht das Vorhandensein von Leben garantiert. Darüber hinaus beeinflussen weitere Faktoren wie die Zusammensetzung der Atmosphäre, die Sternaktivität, das Magnetfeld eines Planeten und seine geologische Geschichte die Lebensbedingungen. Daher wird die bewohnbare Zone als Beobachtungsausgangspunkt betrachtet, der durch Modelle verfeinert wird, die bewerten, ob ein Planet lebensfreundliche Umgebungen beherbergen kann.

Wo können wir Leben finden?

Historisch gesehen wurde die Suche nach Leben außerhalb der Erde von einfachen Beobachtungskriterien geleitet. Der Schwerpunkt lag dabei auf Gesteinsplaneten, die sonnenähnliche Sterne umkreisen und auf deren Oberfläche flüssiges Wasser vorkommen könnte. Dieser Ansatz, der von der Erde selbst inspiriert ist, konzentriert sich in der Regel auf stabile Umgebungen, moderate Temperaturen und bestimmte Atmosphären. Heute werden weitere Faktoren berücksichtigt, um zu verstehen, ob ein Planet Leben beherbergen könnte.

Die Erweiterung des Exoplanetenkatalogs hat gezeigt, dass günstige Bedingungen für Leben in verschiedenen Szenarien auftreten können. Beispielsweise können gezeitengebundene Planeten dank atmosphärischer Zirkulation und Wärmetransport Regionen mit stabilen Temperaturen aufrechterhalten. Darüber hinaus sind unterirdische Umgebungen, Ozeane unter Eisschichten und flüchtigkeitsreiche Atmosphären zu plausiblen Zielen geworden, wie beispielsweise Europa. Dies macht die Frage „Welche physikalischen und chemischen Prozesse ermöglichen Leben?“ wichtiger als das einfache Konzept der bewohnbaren Zone.

Neue Standorte

In einem neuen Artikel, der in The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, schlug der Autor vor, Klimamodelle zu untersuchen, um herauszufinden, wo Leben am wahrscheinlichsten existiert. Die Ergebnisse zeigten, dass Planeten, die M- und K-Typ-Zwergsterne umkreisen, selbst wenn sie diesen sehr nahe sind, in bestimmten Regionen ihrer Oberfläche flüssiges Wasser aufweisen können. Auch bei Gezeiten gebundene Planeten können unter bestimmten Bedingungen flüssiges Wasser aufweisen. Daher kann sich die Suche auf Regionen jenseits von Earth 2.0 konzentrieren.

Diese Erkenntnisse tragen zu einer besseren Interpretation der jüngsten Beobachtungen heißer Exoplaneten in der Nähe von Zwergsternen bei. In den Atmosphären dieser Exoplaneten, die zuvor als mit flüssigem Wasser unvereinbar galten, wurden Wasserdampf und flüchtige Gase nachgewiesen. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass kalte und weit entfernte Planeten unter dicken Eisschichten flüssiges Wasser in Form von Seen beherbergen könnten. Dies ermöglicht eine Neudefinition der vorrangigen Ziele bei der Suche nach Leben außerhalb der Erde.

Quellenhinweis:

Wandel 2026 Exoplanets beyond the conservative habitable zone. I. Habitability The Astrophysical Journal