Kepler-186f ist ein erdgroßer Planet in der habitablen Zone (künstlerische Darstellung)

© NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle

Science

Das sind die idealen Bedingungen für Leben auf einem Exoplaneten

Ungefähr 300 Millionen Planeten sollen sich in unserer Galaxie in der habitablen Zone eines Sterns befinden. In diesem Bereich ist es nicht zu warm und nicht zu kalt, was die Existenz von flüssigem Wasser auf der Oberfläche ermöglicht, wie auf der Erde.

Doch welche Voraussetzungen braucht es noch, um einen Exoplaneten bewohnbar zu machen? Dieser Frage sind Dennis Höning vom Potsdamer Institut für Klimaforschung und Tilman Spohn vom International Space Science Institut in Bern in einer vorveröffentlichten Studie nachgegangen. 

Plattentektonik

Der Meeresboden nimmt 71 Prozent der Erdoberfläche ein, die restlichen 29 Prozent sind Landmasse. Ein wichtiger Faktor dabei ist die Plattentektonik, die dieses Verhältnis stabil hält, schreiben die Forscher.

An einigen Kontinentalrändern, also den Plattengrenzen, schiebt sich die ozeanische Kruste unter die kontinentale Kruste, wo sie wieder zu Magma wird. Das resultiert in Tiefseerinnen mit anschließenden hohen Gebirgen, wie es bei den Anden in Südamerika der Fall ist.

Die Anden liegen direkt an einer Kontinentalplattengrenze

Dieser Vorgang sorgt unter anderem dafür, dass das Verhältnis von Meeresboden zu Landmasse gleich bleibt. Das sorgt auch dafür, dass eine Biosphäre entsteht, die das Festland fruchtbar macht, während in der Tiefsee weniger Nährstoffe zu finden sind.

Wärmeregulierung

Natürlich ist auch Wärme ein wichtiger Faktor. Radioaktive Elemente erzeugen im Erdinneren Hitze und die Erdkruste hält das Innere warm. An den Plattengrenzen steigt diese Hitze auf und verteilt sich auf der Erde. 

Im Preprint-Paper wird zudem der Kohlenstoff-Kreislauf der Erde als wichtiger Faktor genannt. Das Verhältnis von Ozean zu Land reguliere auch den CO2-Kreislauf der Erde, heißt es. Was die Vulkane auf der Erde an CO2 ausstoßen, würde durch die Bedingungen an Land wieder aus der Atmosphäre gezogen. 

Viele Unbekannte im Modell

Diese Eigenschaften finden laut der beiden Forscher in einem Kreislauf statt. Sie seien ein wichtiger Grund dafür, warum die Erde habitabel ist. Gäbe es einen höheren Festlandanteil, wäre das Klima deutlich trockener. Dann wäre es auf kälter und es gäbe mehr Wüsten. Es sei auch fraglich, ob es in der Atmosphäre dann Sauerstoff gäbe. 

Es gibt noch viele Unbekannte bei der Erforschung von Plattentektonik. Die beiden Wissenschaftler basieren ihre Modelle auf gängigen Theorien. 

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Vulkanausbruch in Grindavik, Island

3 Prozesse machen Planenten bewohnbar 

Anhand der genannten Merkmalen haben die Forscher 3 Prozesse definiert, die für einen habitablen Planeten sprechen: 

  • Schmelzprozesse, Vulkanismus und Erosion an den Plattengrenzen sorgen für eine Regulierung der Massenverhältnisse zwischen Ozeanen und Festland
  • Wasserhaushalt des Planeten wird durch Vulkanismus und das Verschieben der Platten reguliert
  • Wärmeregulierung durch Plattentektonik

Daraus resultierte für die Forscher, dass auf erdähnlichen Planeten in einer habitablen Zone ein ähnliches Gleichgewicht durch die Plattentektonik bestehen muss, um sie bewohnbar zu machen. Die Forscher merken zwar ausdrücklich an, dass für die tatsächliche Modellierung Daten fehlen, da es über die Vorgänge der Plattentektonik noch nicht ausreichend Wissen gibt.

Die Erde als Vorzeige-Planet 

Allerdings schließen sie, dass Planeten, die nur aus Land oder nur aus Wasser bestehen, nur etwa ein Drittel bis maximal 50 Prozent so viel Biomasse haben können, wie die Erde. Ozeanplaneten seien zwar wärmer und könnten daher spezielle Lebensformen beherbergen, es würden aber Nährstoffe fehlen, was die Biodiversität einschränkt. Auf kältere Felsenplaneten sei das durch den Wassermangel noch weiter eingeschränkt. Damit könnten die idealen Bedingungen für das Leben auf einem Planeten hier auf der Erde zu finden sein.

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