Wissenschaftler finden neue Möglichkeit, Exoplaneten auf Wasser zu untersuchen

Ein Forscherteam aus mehreren Ländern, darunter auch vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der University of Birmingham, hat einen neuen Weg entdeckt, um festzustellen, ob Exoplaneten bewohnbar oder potenziell bewohnt sind.

Die am Donnerstag in Nature Astronomy veröffentlichte Studie zeigt, dass, wenn ein Planet weniger Kohlendioxid in seiner Atmosphäre hat als seine Nachbarn, dies auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser hinweist – dem entscheidenden Faktor für die Bewohnbarkeit.

Forscher sagen, dass dies wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass das Kohlendioxid in einem Ozean gelöst oder „von einer Biomasse im Planetenmaßstab gebunden“ wird.

Die Wissenschaftler sagten, dass sich die Bewohnbarkeit darauf bezieht, ob ein Exoplanet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche halten kann. Wie die Erde muss der Planet einen bestimmten Abstand von seinem Stern haben, ein Bereich, der als „habitable Zone“ oder „Goldlöckchen-Zone“ bezeichnet wird.

„Planeten, die zu nah an ihrem Stern sind, sind zu heiß (wie die Venus), solche, die zu weit entfernt sind, sind zu kalt (wie der Mars), wohingegen Planeten in der ‚habitablen Zone‘ genau richtig sind“, heißt es in einer Pressemitteilung, die die Forschung begleitet.

Bis zu dieser Entdeckung habe es keine praktische Möglichkeit gegeben, die Bewohnbarkeit eines Planeten zu bestimmen, sagten Forscher, obwohl andere Wissenschaftler Fortschritte gemacht hätten. In der Pressemitteilung heißt es, dass die bisherige Methode zur Suche nach flüssigem Wasser auf Exoplaneten die Suche nach einer Sternenlichtreflexion oder einem „Glitzer“ beinhaltete.

Die Forscher fügten jedoch hinzu, dass diese Signatur mit der derzeit verfügbaren Technologie schwer zu erkennen sei.

Amaury Triaud, Professor für Exoplanetologie an der Universität Birmingham im Vereinigten Königreich und Co-Leiter des Forschungsteams, sagte, diese neue Methode könne sofort eingesetzt werden.

„Es ist ziemlich einfach, die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre eines Planeten zu messen. Das liegt daran, dass CO2 ein starker Absorber im Infrarotbereich ist, dieselbe Eigenschaft, die den aktuellen Anstieg der globalen Temperaturen hier auf der Erde verursacht.“

Triaud sagte, Wissenschaftler wüssten bereits, dass die Erdatmosphäre früher hauptsächlich aus Kohlendioxid bestand, bis es sich im Ozean auflöste, was es dem Planeten ermöglichte, Leben zu ermöglichen. Er fügte hinzu, dass die Untersuchung von Kohlendioxid auf anderen Planeten Aufschluss darüber geben könnte, ab wann der Kohlenstoffgehalt einen Planeten unbewohnbar macht.

„Zum Beispiel“, sagte Triaud, „sehen Venus und Erde unglaublich ähnlich aus, aber in der Atmosphäre der Venus gibt es einen sehr hohen Kohlenstoffgehalt. Möglicherweise gab es in der Vergangenheit einen klimatischen Wendepunkt, der dazu führte, dass die Venus unbewohnbar wurde.“

Julien de Wit, Assistenzprofessor für Planetenwissenschaften am MIT und Co-Leiter der Studie, sagte, die neue Methode könne auch als Biosignatur oder Beweis für einen biologischen Prozess verwendet werden.

„Eines der verräterischen Anzeichen für den Kohlenstoffverbrauch durch die Biologie ist die Emission von Sauerstoff. Sauerstoff kann sich in Ozon umwandeln, und es stellt sich heraus, dass Ozon direkt neben CO2 eine erkennbare Signatur aufweist. Man beobachtet also sowohl Kohlendioxid als auch Ozon gleichzeitig.“ „kann uns über die Bewohnbarkeit, aber auch über die Anwesenheit von Leben auf diesem Planeten informieren“, sagte de Wit.

Er betonte auch, wie wichtig es sei, mit aktuellen Teleskopen den Kohlendioxidgehalt von Exoplaneten überprüfen zu können.

„Trotz vieler anfänglicher Hoffnungen waren die meisten unserer Kollegen schließlich zu dem Schluss gekommen, dass große Teleskope wie das JWST (James Webb Space Telescope) nicht in der Lage sein würden, Leben auf Exoplaneten zu entdecken. Unsere Arbeit bringt neue Hoffnung“, sagte de Wit.

„Indem wir die Signatur von Kohlendioxid nutzen, können wir nicht nur auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf einem fernen Planeten schließen, sondern es bietet auch einen Weg, das Leben selbst zu identifizieren.“