🪐 Habitable Zone: Was, wenn wir außerirdisches Leben an der falschen Stelle suchen?

Was, wenn sich außerirdisches Leben an Orten versteckt, die wir völlig außer Acht gelassen haben? Seit Jahrzehnten konzentrieren Astronomen ihre Suche auf einen schmalen Gürtel um Sterne herum, dort, wo Wasser an der Oberfläche flüssig sein könnte. Dieser traditionelle Ansatz wird jedoch durch neuere Studien in Frage gestellt.

Tatsächlich deuten neue Klimasimulationen darauf hin, dass Welten, die ihrem Stern viel näher oder viel weiter entfernt sind, Umgebungen beherbergen könnten, die Leben begünstigen. Diese Modelle berücksichtigen Planeten, die ihrem Stern stets dieselbe Seite zuwenden, ein Phänomen, das als synchrone Rotation bezeichnet wird. Auf diesen Himmelskörpern könnte die Seite, die in ewiger Nacht liegt, dank einer effizienten Umverteilung der Wärme durch die Atmosphäre oder einen Ozean flüssiges Wasser bewahren.


Diese Planeten, die häufig um Sterne des Typs M (Rote Zwerge) vorkommen, könnten sich somit näher an ihrem Stern befinden, ohne dass ihr Wasser vollständig verdampft. Diese Idee wird durch aktuelle Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops gestützt, das Wasserdampf in der Atmosphäre einiger Exoplaneten nachgewiesen hat, die innerhalb der traditionellen Grenze der habitablen Zone liegen.

Darüber hinaus betrifft die Erweiterung der Grenzen der habitablen Zone nicht nur die innere Grenze. Sogar sehr weit entfernte und vereiste Planeten könnten unter dicken Eisschichten flüssiges Wasser verbergen, das durch das Innere des Planeten erwärmt wird. Auf unserem eigenen Planeten beherbergen subglaziale Seen wie die in der Antarktis mikrobielles Leben und beweisen, dass Oberflächenwasser nicht unerlässlich ist.

Diese Neubewertung der Klimamodelle eröffnet der Suche nach Leben im Universum erhebliche Perspektiven. Sie vervielfacht die Anzahl der zu untersuchenden Welten und stellt unsere Kriterien für Bewohnbarkeit infrage. Das Forschungsteam, dessen Arbeit im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, schlägt daher vor, die Zonen, in denen Leben entstehen könnte, zu überdenken.

Die nächsten Beobachtungen mit Teleskopen werden diese neuen Hypothesen testen können, indem sie die Atmosphäre von Exoplaneten außerhalb der klassischen Zonen untersuchen. Dieser erweiterte Ansatz könnte uns dazu führen, biologische Signaturen dort zu entdecken, wo wir sie nicht erwartet hätten.

Die synchrone Rotation und ihre klimatischen Auswirkungen

Viele Exoplaneten, insbesondere solche, die um Rote Zwergsterne kreisen, sind gravitativ gebunden. Das bedeutet, dass sie sich genau in der Zeit einmal um sich selbst drehen, die sie für einen Umlauf um ihren Stern benötigen. Infolgedessen ist eine Seite in ewiger, sengender Tageshelle, während die andere in ewiger, eisiger Nacht versunken ist.

Lange Zeit dachte man, dass diese Konfiguration jede bewohnbare Bedingung verhindere. Die extreme Temperatur auf beiden Hemisphären schien dazu zu führen, dass die Atmosphäre kollabiert oder verschwindet. Das Fehlen eines Tag-Nacht-Zyklus schien ebenfalls wenig förderlich für eine stabile Klimatisierung zu sein.

Doch dreidimensionale Klimamodelle haben gezeigt, dass eine ausreichend dichte Atmosphäre Wärme von der Tagseite zur Nachtseite transportieren kann. Ein globaler Ozean würde eine ähnliche Rolle bei der Umverteilung der thermischen Energie durch Strömungen spielen. Dies kann einen gemäßigten Gürtel an der Grenze zwischen Tag und Nacht schaffen oder sogar auf einem großen Teil der Nachtseite erträgliche Temperaturen aufrechterhalten.

Diese Entdeckung ist wichtig, denn Rote Zwerge sind die häufigsten Sterne in der Galaxie. Ihre synchron rotierenden Planeten stellen daher ein vorrangiges Ziel für die Suche nach Leben dar – vorausgesetzt, man schaut an der richtigen Stelle.

Ozeane unter dem Eis, unbekannte Zufluchtsorte

Weit von ihrem Stern entfernt erhält ein Planet sehr wenig Wärme. Seine Oberfläche sollte eine globale, dicke und feste Eisdecke sein. Dennoch könnte das Leben nicht an der Oberfläche, sondern in der Tiefe unter einer dicken Eisschicht gedeihen, die als thermische Isolierung wirkt.

Die zum Aufrechterhalten von Wasser im flüssigen Zustand notwendige Wärme kann aus dem Inneren des Planeten selbst stammen. Der Zerfall radioaktiver Elemente im Kern und im Mantel erzeugt Energie. Gezeitenkräfte, die vom Stern oder von massereichen Körpern ausgeübt werden, können ebenfalls Reibung erzeugen und das Innere des Planeten aufheizen – ein Phänomen, das auf einigen Monden von Jupiter und Saturn beobachtet wird.

Auf der Erde existieren ganze Ökosysteme in der völligen Dunkelheit der Seen unter dem antarktischen Eisschild, wie dem Wostoksee. Diese Umgebungen, die seit Millionen von Jahren von der Oberfläche und dem Sonnenlicht abgeschnitten sind, sind reich an Mikroben, die ihre Energie aus chemischen Reaktionen und nicht aus der Photosynthese beziehen.

Diese vereisten Ozeanwelten könnten in unserer Galaxie zahlreich sein. Ihre Untersuchung zwingt uns, unsere Definition von Bewohnbarkeit über die bloße Anwesenheit von flüssigem Wasser an der Oberfläche hinaus zu erweitern, um diese riesigen, vergrabenen Reservoire einzubeziehen, die vor stellaren Strahlen und extremen Klimaschwankungen geschützt sind.