Wissenschaftler an der University of Washington haben eine virtuelle Erde ohne Leben simuliert, um die Suche nach biosignativen Gasen in Exoplaneten-Atmosphären abzusichern.
Die am 18. September 2026 im Fachjournal The Planetary Science Journal veröffentlichte Arbeit unter dem Titel „A Whole-planet Model of the Earth without Life for Terrestrial Exoplanet Studies“ soll helfen, zwischen belebten Planeten und abiotischen Welten zu unterscheiden. Bislang haben Astronomen über 6.000 Exoplaneten entdeckt, stehen jedoch vor der Herausforderung, dass viele Gase, die auf Leben hindeuten könnten, auch durch natürliche geologische Prozesse entstehen.”
Samantha Gilbert-Janizek entwickelte das Computermodell auf Basis früherer Arbeiten aus dem Labor von Rory Barnes, einem außerordentlichen Professor für Astronomie an der Universität Washington. Während frühere Versionen aus diesem Labor den Kern, den Mantel und die Kruste abbildeten, ließ das vorherige Modell die Oberfläche und die Atmosphäre aus.
Gilbert-Janizek erweiterte das System nun, sodass sie die Oberfläche und die Atmosphäre einbezieht, und simulierte die geochemischen Systeme der Erde über einen Zeitraum von insgesamt 5 Milliarden Jahren – von der Entstehung des Planeten vor rund 4,5 Milliarden Jahren bis etwa 500 Millionen Jahre in die Zukunft.
Das Modell simuliert 19 Eigenschaften eines Gesteinsplaneten, die nicht mit Leben zusammenhängen, darunter die Menge an Wärme, die der Planet von seinem Stern erhält, den Austausch von Wärme und Chemikalien vom Kern zur Oberfläche sowie den Ausfluss bestimmter Gase aus dem Untergrund.
Von den 19 überprüften Benchmark-Werten stimmten 17 Werte der präindustriellen Erde innerhalb der jeweiligen Fehlertoleranzen und Messunsicherheiten überein. Die Simulation ergab eine lebenslose Welt, die dennoch über Ozeane und eine Atmosphäre verfügt, wobei die Ergebnisse darauf hindeuten, dass Leben möglicherweise nicht notwendig ist, um über lange Zeiträume stabile Oberflächenbedingungen aufrechtzuerhalten.
Die Forscher erstellten synthetische Reflexionsspektren, die den wahrscheinlichen Wellenlängenbereich des Habitable Worlds Observatory abdecken, welcher zwischen 0,2 und 2,0 Mikrometer liegt. Das James Webb Space Telescope wird als eine potenzielle Quelle für solche Daten genannt.
Wenn wir Beobachtungen der Atmosphäre eines Exoplaneten interpretieren, wird dieses Werkzeug uns dabei helfen, die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass das, was wir beobachten, auf Leben an der Oberfläche hinweist,
Samantha Gilbert-Janizek
Wenn die beobachteten atmosphärischen Daten eines Exoplaneten exakt mit den Vorhersagen des leblosen Erdmodells übereinstimmen, gilt das Vorhandensein von biologischem Leben als unwahrscheinlich. Weichen die Messwerte jedoch ab, liefert dies zwar keinen direkten Beweis für Leben, macht den Planeten aber zu einem lohnenden Ziel für weitere Untersuchungen durch die nächste Generation von Teleskopen.
Nach mehr als zehn Jahren Arbeit vieler Wissenschaftler hat Dr. Gilbert-Janizek endlich ein Modell der Erde fertiggestellt, das gleichzeitig die Eigenschaften von Erdkern, -mantel, -oberfläche und -atmosphäre wiedergibt. Diese Kalibrierung gibt uns die Zuversicht, dass zukünftige Simulationen von Exoplaneten genau sein werden.
Barnes
Die Forscher planen, den Anwendungsbereich des Modells in Zukunft weiter auszubauen, um unter anderem die Beendigung der Plattentektonik, atmosphärische Entweichungsprozesse und verschiedene Sternumgebungen einzubeziehen.
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