👽 Ein Fortschritt in der Suche nach außerirdischem Leben

Die Zahl der bereits entdeckten Exoplaneten geht in die Tausende, und die Milchstraße könnte Milliarden beherbergen. Dies stellt einen wahren Ozean an Welten dar, die es zu erforschen gilt, weit mehr, als es unsere Technologie erlaubt: Wie lässt sich identifizieren, welche wirklich eine eingehende Beobachtung mit den Teleskopen der nächsten Generation verdienen?

Ein neues Computermodell namens STEHM (Smaller Than Earth Habitability Model) könnte diese Aufgabe erleichtern. Entwickelt von Forschern der Stanford University, ermöglicht dieses Modell eine schnelle Sortierung von Gesteinsplaneten, die wenig Chancen haben, eine Atmosphäre zu bewahren – eine wesentliche Bedingung für Leben, wie wir es kennen. Die Idee ist, Beobachtungszeit an den großen Teleskopen zu sparen, indem man von vornherein die vielversprechendsten Welten aussortiert.

Traditionell verlassen sich Wissenschaftler auf das Konzept der habitablen Zone, jener Region um einen Stern, in der die Temperaturen flüssiges Wasser an der Oberfläche ermöglichen könnten. Doch in dieser Zone zu sein, garantiert nicht alles: Ein Planet ohne nennenswerte Atmosphäre kann weder seine Temperatur regulieren, sich vor Strahlung schützen noch flüssiges Wasser halten. STEHM fügt daher eine zusätzliche Analyseebene hinzu, indem es abschätzt, ob ein kleiner Gesteinsplanet in der Lage ist, über geologische Zeiträume hinweg eine Atmosphäre zu erzeugen und zu halten.

Um dieses Modell zu erstellen, nutzte Michelle Hill, Hauptautorin der Studie, den planetaren Simulationscode ExoPlex. Sie modellierte sechs felsige Welten, von der halben Größe der Erde bis zur Erdgröße, und testete, wie die innere Struktur, vulkanische Aktivität, innere Wärme und stellare Strahlung den Erhalt der Atmosphäre beeinflussen. Das Modell wurde mit Venus und Mars validiert und reproduzierte korrekt die dicke Kohlendioxidatmosphäre der Venus und den langfristigen atmosphärischen Verlust des Mars.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass felsige Planeten mit mindestens 80 % der Erdgröße ihre Atmosphäre 10 Milliarden Jahre oder länger halten können, sofern sie in der habitablen Zone sonnenähnlicher Sterne kreisen. Kleinere Planeten verlieren ihre Atmosphäre tendenziell schneller, obwohl solche mit etwa 70 % der Erdgröße bewohnbar bleiben könnten, wenn die anderen Bedingungen günstig sind. Die atmosphärische Langlebigkeit hängt auch stark vom anfänglichen Kohlenstoffgehalt und den wärmeerzeugenden Elementen ab, die die vulkanische Aktivität antreiben.

Dieses Modell könnte besonders für zukünftige Missionen wie das Weltraumteleskop PLATO der Europäischen Weltraumorganisation nützlich sein, das den Katalog felsiger Exoplaneten um nahe Sterne erheblich erweitern wird. Indem es das Feld der Kandidaten eingrenzt, ermöglicht STEHM Astronomen, ihre Bemühungen auf die vielversprechendsten Welten zu konzentrieren, ohne wertvolle Ressourcen auf unwahrscheinliche Ziele zu verschwenden. Mit den Worten von Michelle Hill: Der einzige Weg, Lebenssignaturen zu entdecken, ist die Beobachtung der Atmosphären dieser Planeten von der Erde aus, und dieses Modell bietet eine Methode, die besten Ziele auszuwählen.

STEHM beantwortet nicht nur die Frage nach dem "Wo" der Suche nach Leben, sondern auch nach dem "Wann": Es modelliert, ob Exoplaneten ihre Atmosphäre tatsächlich über geologische Zeiträume hinweg bewahren können, eine Voraussetzung dafür, dass Leben entstehen und sich entwickeln kann. Vielleicht erklärt sich das derzeitige Fehlen von Lebensentdeckungen dadurch, dass wir noch sehr früh in der kosmischen Geschichte sind, wie Michelle Hill anmerkt: "Wir sind vielleicht unter den Ersten."