Science
08/22/2013

"Werden bald Spuren von Leben im All finden"

Die österreichische Physikerin und Astronomin Lisa Kaltenegger jagt Planeten außerhalb unseres Sonnensystems und erforscht diese unter anderem in Harvard. Diese Woche ist sie bei den Alpbacher Technologiegesprächen zu Gast. Die futurezone hat die Forscherin, nach der bereits ein Asteroid benannt wurde, zum Interview getroffen.

Sie beschäftigen sich schon lange mit der Suche nach extrasolaren Planeten und Techniken zum Nachweis von Spuren von Leben in deren Atmosphären. Gibt es außerirdisches Leben?
Derzeit wissen wir nicht, ob es außerirdisches Leben gibt. Es scheint aber zumindest viele erdähnliche Planeten zu geben. Bei Berücksichtigung aller Informationen ist die Frage wohl eher, weshalb es kein Leben im All geben sollte. Es gibt Milliarden von Sternen in der Milchstraße und zudem Milliarden weitere Galaxien. Laut derzeitigem Stand hat mindestens jeder zweite Stern zumindest einen Planeten und unsere Technik ist bei weitem noch nicht gut genug, um alle zu entdecken.

Planeten leuchten nicht von selbst und werden daher von ihren Zentralgestirnen überstrahlt. Wie finden Forscher extrasolare Planeten?
Die meisten Planeten - über 500 - wurden bisher mit der Doppler-Methode entdeckt. Kreist ein Planet um einen Stern, bewegen sich beide um ein gemeinsames Gravitationszentrum. Der Stern wackelt also leicht. Dadurch werden die Lichtwellen, die uns erreichen gestaucht, wenn der Planet sich auf uns zubewegt und gedehnt, wenn er sich von uns weg bewegt. So wird das Licht in den roten oder blauen Bereich verschoben. Das messen wir. Die Methode hat den Vorteil, dass sich auch die Masse des Planeten bestimmen lässt.

Welche Möglichkeiten gibt es noch?
Rund 300 Planeten wurden mit der Transit-Methode entdeckt. Dabei wird die Veränderung der Lichtstärke eines Sterns gemessen, wenn ein Planet vorüberzieht. Diese Methode nutzt auch Kepler, ein Teleskop im Weltraum, das 150.000 Sterne gleichzeitig beobachten kann (Anm. d. Red.: Kepler musste seinen Betrieb vor kurzem wegen einer Panne einstellen). Andere Methoden haben derzeit weniger Relevanz.

Wie viele extrasolare Planeten wurden bislang entdeckt?
1995 wurde mit 51 Pegasus der erste gesicherte Planet entdeckt, der tatsächlich um einen sonnenähnlichen Stern kreist. Laut Stand vom 16. August sind mittlerweile 940 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt worden, das ändert sich aber praktisch täglich. Allein die Kepler-Mission hat schon 135 Planeten nachgewiesen. Über 3500 vermutete Planeten warten dort noch auf Bestätigung.

Was sind die bislang wichtigsten Erkenntnisse, die über Planeten außerhalb unseres Systems gewonnen werden konnten?
Es hat sich gezeigt, dass es in den beobachteten Systemen weitaus mehr Planeten gibt, als viele Forscher gedacht haben . Die ersten Planeten, die tatsächlich nachgewiesen wurden, waren sogenannte heiße Jupiter, Gasriesen, die ihre Sterne in sehr kurzen Distanzen umkreisen. Daraus schloss man, dass solche Planeten sehr häufig vorkommen. Das hieße, dass es wenige kleinere Planeten - und damit auch erdähnliche - gibt, da die Gasriesen auf ihrem Weg in eine enge Umlaufbahn alle kleineren Körper aus dem System schmeißen würden. Heute wissen wir, dass das nicht stimmt. Es gibt viel mehr kleine Planeten als Gasriesen. Es wurde auch entdeckt, dass kleinere Planeten kaum allein sind. Bei großen, heißen Gasriesen verhält es sich umgekehrt. Sie haben selten weitere Partner.

Wie viele erdähnliche Planeten sind unter den Entdeckungen?
Die Anzahl der gefundenen kleinen Planeten ist größer als jene der Gasriesen. Das können wir für Planeten hinunter bis zu einer Größe von zwei Erdradien sagen. Extrapoliert man diese exponentielle Kurve für noch kleinere Himmelskörpern weiter, hieße das, dass die Felsplaneten in der Überzahl sind. Im April wurde im System Kepler 62 die ersten Planeten nachgewiesen, die so klein sind, dass es sich nach gängigen Theorien um Gesteinsplaneten - so wie die Erde - handeln muss. Sie haben einen 40 beziehungsweise 60 Prozent größeren Radius als die Erde und sind wesentlich älter.

Wie sensibel sind die eingesetzten Methoden?
Der kleinste bislang nachgewiesene Planet hat etwa die Größe des Mars, was etwa einem Drittel des Erdradius entspricht.

Neue Teleskope sind bereits im Bau oder in Planung. Was ist von diesen Projekten zu erwarten?
Das James Webb Teleskop soll mit seinem 6,5 Meter Spiegel etwa 2018 Hubble ablösen. Damit kann auch das Licht sehr schwach reflektierender Planeten in unserer galaktischen Nachbarschaft aufgespürt werden. Die Untersuchung der Atmosphärenzusammensetzung wird dann für kleinere Himmelskörper möglich. Die NASA finanziert mit TESS eine weitere Mission. Ab 2017 wird ein kleiner Bruder von Kepler sich zwei Jahre lang die hellsten - also naheliegendsten - Sterne am Himmel ansehen. Diese Sterne sind nur einige zehn bis hundert Lichtjahre von uns entfernt, was bei einem Milchstraßendurchmesser von 100.000 Lichtjahren praktisch ein Katzensprung ist. Das wir immens spannend.

Die Methoden zum Nachweis extrasolarer Planeten sind indirekt. Gibt es Hoffnung auf ein richtiges Foto?
Es wurden bereits einzelne Bilder von Exoplaneten - sogenanntes Direct Imaging - gemacht, etwa mit Hubble. Allerdings sind die Planeten lediglich einzelne Pixel auf den Fotos. Um ein besseres Bild zu erhalten, müssten wir entweder eine Kamera hinschicken, was sehr lange dauert, oder ein riesiges Teleskop bauen, was unrealistische Summen verschlingen würde.

Die Planeten sind für die meisten Untersuchungsmethoden also zu weit weg. Gibt es überhaupt eine Möglichkeit, eventuelle Spuren von Leben zu entdecken?
Um mehr über neu entdeckte Planeten zu erfahren, können wir die Absorbtionsspektren des Lichts untersuchen, das die Atmosphäre passiert hat. Die Stoffe dort absorbieren bestimmte Wellenlängen und hinterlassen so einen charakteristischen Fingerabdruck. Bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten halten wir nach Methan, Sauerstoff (oder Ozon) und Wasser Ausschau. Methan ist ein reduzierendes Gas, das mit Sauerstoff reagiert. Wenn wir große Mengen an Methan und Sauerstoff entdecken, ist davon auszugehen, dass ein organischer Prozess den Sauerstoff ständig produziert, da das Methan ansonsten schon den gesamten Vorrat aufgebraucht hätte. Wasser ist für alle Lebensformen, die wir kennen, essenziell. Wir suchen praktisch nach einer Atmosphäre, die denselben Fingerabdruck hat, wie jene der Erde.

Was, wenn das Leben auf anderen Welten sich stark von dem auf der Erde unterscheidet?
Auf der Erde gibt es Leben überall, sogar unter Gletschern und in heißen Quellen am Grund des Meeres. Hier hat sich bereits in den ersten Millionen Jahren Leben entwickelt. Bis vor 2,3 Mrd. Jahren gab es auf der Erde aber praktisch keinen Sauerstoff, sondern nur Lebensspuren durch CO2 und Methan. Das Problem ist, dass diese beiden Stoffe auch aus nicht-biologischen Quellen wie Vulkanausbrüchen stammen können. Wir konzentrieren uns aber auf Spuren, die eindeutig sind und die wir kennen.

Gibt es bereits erste Anzeichen für Spuren von Leben auf anderen Planeten?
Es gibt gute Kandidaten für Planeten, die Leben beherbergen könnten. Etwa Kepler-62e und -62f. Die beiden befinden sich wohl in der habitablen Zone ihres Systems. Allerdings ist die Entfernung zu uns mit etwa 1000 Lichtjahren zu groß, um die Atmosphäre untersuchen zu können. Ein ähnliches System in unserer Nähe wäre ideal. Kleine Planeten können wir derzeit noch nicht mit Absorbtionsspektren untersuchen, da müssen wir noch warten. Sollte sich herausstellen, dass es viele Kandidaten für lebensfreundliche Planeten gibt, glaube ich, dass wir bald erste Spuren von Leben im All entdeckt haben werden. Fünf bis zehn Jahre wird es aber wohl noch dauern. Dann können wir anfangen, die grundsätzliche Frage, ob Leben häufig oder selten vorkommt, zu beantworten.

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Zur Person
Die Astronomin und Physikerin Lisa Kaltenegger wurde 1977 in Salzburg geboren. Sie erforscht extrasolare Planeten in Harvard und am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Sie sucht auch nach Zeichen von Leben außerhalb unseres Sonnensystems. Der Asteroid (7734) Kaltenegger ist nach ihr benannt.

Technologiegespräche
Die Alpbacher Technologiegespräche starten am Donnerstag. Die futurezone ist vor Ort und liefert in den kommenden Tagen weitere Berichte über die interesanntesten Themen.