So könnte das James Webb Teleskop künftig auf Alien-Jagd gehen

Die Suche nach Leben auf anderen Planeten ist eines der großen Ziele von Astronom*innen. Doch das ist nicht so einfach, denn entscheidende Moleküle wie Wasser lassen sich bisher nicht nachweisen. 

Astonom*innen können aktuell herausfinden, wie weit ein Exoplanet von seinem Zentralstern entfernt ist. Das gibt Aufschluss darüber, ob sich der Planet in der habitablen Zone befindet, also wie die Erde in einem Bereich, in dem es nicht zu heiß oder kalt ist, damit flüssiges Wasser existieren kann. Mit der neuen Methode von Forschenden des MIT und der University of Birmingham könnte jetzt auch ihre Bewohnbarkeit geprüft werden. 

Mit dem Spektrografen des James Webb Teleskop kann die Atmosphäre von Exoplaneten analysiert werden. Findet man dort einen geringen Kohlenstoffdioxidgehalt als bei anderen Planeten im selben System, könnte das ein Hinweis auf das Vorhandensein von Wasser sein – und damit ein Indikator für Leben auf diesem Planeten. 

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Vergleich von mehreren Planeten in einem Sternensystem

Für die Methode betrachteten die Forschenden die Atmosphäre von Erde, Mars und Venus. Alle 3 Planeten sind in der habitablen Zone, doch aktuell ist nur die Erde bewohnt bzw. bewohnbar. Dabei zeigt sich, dass die Erde eine vergleichsweise kohlendioxidarme Atmosphäre hat. 

„Der einzige Prozess, der so viel Kohlenstoff aus einer Atmosphäre entfernen könnte, ist ein starker Wasserkreislauf mit Ozeanen aus flüssigem Wasser“, sagt Amaury Triaud von der University of Birmingham in einem Statement. Über Hundert Millionen von Jahren haben die Ozeane sowie festes Gestein riesige Mengen an Kohlendioxid aufgenommen. 

Das entspräche fast der gesamten Menge des Kohlendioxids, das in der Venusatmosphäre gemessen wurde. Die Wissenschaftler*innen gehen deshalb davon aus, dass eine Kohlenstoffverarmung in der Atmosphäre „ein deutliches Zeichen für flüssiges Wasser und/oder Leben ist“. . Kohlenstoffdioxid kann in der Atmosphäre laut den Forschenden recht einfach nachgewiesen werden.

Ozon ist 2. wichtiger Indikator

Um die Bewohnbarkeit nachzuweisen, spielen aber noch weitere Faktoren eine Rolle. So muss auch Ozon in der Atmosphäre vorhanden sein. Pflanzen und Mikroben wandeln auf der Erde Kohlendioxid in Sauerstoff um (Photosynthese). In der Atmosphäre wird das durch die Photonen der Sonne in Ozon umgewandelt. Ozon sei sogar einfacher in einer Planetenatmosphäre nachzuweisen als Sauerstoff. 

"Biomasse in planetarischem Ausmaß"

"Wenn wir Ozon sehen, ist die Wahrscheinlichkeit ziemlich hoch, dass es mit Kohlendioxid zusammenhängt, das von Leben verbraucht wird", sagt Triaud. Dabei handelt es sich dann nicht um winzige Einzeller, sondern es müsse eine „Biomasse planetarischen Ausmaßes" sein, die in der Lage ist, so große Mengen an Kohlenstoffdioxid umzuwandeln. Das James Webb Teleskop soll in der Lage sein, Kohlendioxid und Ozon in der Atmosphäre von Exoplaneten nachzuweisen. 

Die Suche soll bei Planetensystemen beginnen, in denen mehrere Planeten eng beieinander um ihren Zentralstern kreisen – so wie in unserem Sonnensystem. Als erstes, vielversprechendes Ziel für ihre Theorie haben sie das System TRAPPIST-1 identifiziert. Es ist nur 40 Lichtjahre von der Erde entfernt und besteht aus einem hellen Stern mit 7 Planeten. Eine Beobachtung dort könne zu „paradigmenverändernden Entdeckungen“ führen, schließen die Forschenden. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden im Fachmagazin nature veröffentlicht.