Hubble beobachtet erstmals totale Mondfinsternis für Rückschlüsse auf außer- und irdisches Leben

Colorado (USA) – Erstmals haben Astronomen mit einem Weltraumteleskop eine totale Mondfinsternis beobachtet. Die mit dem Hubble-Teleskop gewonnen Daten anhand des Erde-Mond-Systems nutzen die Wissenschaftler nun als Ersatzmodell für ferne Welten für die zukünftige Suche nach Biomarkern in den Atmosphären potentiell lebensfreundlicher Exoplaneten mit Teleskopen der nächsten Generation.

Wie das Team um Allison Youngblood vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics in Colorado in einer kommenden Ausgabe des “Astronomical Journal“ und aktuell via SpaceTelescope.org berichtet, waren sie anhand der Hubble-Beobachtung der Mondfinsternis vom 20./21. Januar 2019 in der Lage, Ozon in der Erdatmosphäre im ultravioletten Spektrum nachzuweisen. Mit der gleichen Methode sollen zukünftige Teleskope auch in der Lage sein, Biomarker in den Atmosphären ferner Planeten zu detektieren.

Bei ihren Beobachtungen nutzten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen die perfekte Ausrichtung von Erde, Sonne und Mond während der totalen Mondfinsternis, um einen sogenannten Transit eines fernen Planeten vor dessen „Sonnenscheibe“ zu simulieren.

Dabei nahmen die Forscher aber nicht die Erde selbst ins Visier, sondern nutzen den Erdendmond sozusagen als Spiegel für das durch die Erdatmosphäre gefilterte Sonnenlicht. Durch die Verwendung eines im Weltraum platzierten Teleskops zur Beobachtung der Mondfinsternis, erhielten die Forschenden nicht nur eine Simulation zukünftiger Weltraumteleskope bei der Beobachtung ferner Planetentransits, sondern auch einen durch die Verzerrungen und Verunreinigungen der Erdatmosphäre nicht getrübten Blick auf den Mond.

Anhand der Beobachtung einer ausgewählten Mondregion gelang den Wissenschaftler nun die Detektion des spektralen Fingerabdrucks von Ozon als einem potentiellen chemischen Biomarker in der Erdatmosphäre. Obwohl einige Ozon-Signaturen schon zuvor mittel bodengestützer Beobachtungen während Mondfinsternissen festgestellt werden konnten, stellen die neuen Hubble-Messungen den bislang stärksten Nachweis des Moleküls im ultravioletten Lichtspektrum dar.

Hintergrund
Auf der Erde ist die seit Jahrmilliarden andauernde Photosynthese auf der Erde unter anderem für die hohen Konzentrationen an Sauerstoff und Ozon verantwortlich. Erst vor rund 600 Millionen Jahre hatte sich in der Erdatmosphäre genügend Ozon angereichert, um die Oberfläche vor der schädlichen ultravioletten Sonneneinstrahlung zu schützen und so den Schritt des Lebens aus den Ozeanen aufs Land zu ermöglichen.

„Wenn wir Ozon im Spektrum einer fernen Exo-Erde fänden, so wäre dies deshalb so bedeutend, weil es sich um das photochemische Nebenprodukt von molekularem Sauerstoff handelt, der wiederum auf der Erde ein Nebenprodukt des Lebens ist“, erläutert Youngblood.

Gemeinsam mit Hubble waren zur beobachteten Mondfinsternis 2019 auch weitere Teleskope auf den Mond gerichtet und konnten so weitere potentielle chemische Biomarker, wie Sauerstoff, Methan, Wasser und Kohlenmonoxid in der Erdatmosphäre nachweisen.

“Wenn wir Exoplaneten vollständig charakterisieren wollen, wo müssen wir im Idealfall eine Vielzahl von Methoden und Wellenlängen nutzen“, erklärt Antonio Garcia Munoz von der Technischen Universität Berlin, dessen Team ebenfalls an den Hubble-Beobachtungen beteiligt war. „Diese Untersuchungen belegen nun die Vorteile der Spektroskopie im ultravioletten Bereich für diese Charakterisierung von Exoplaneten.“

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Tatsächlich sind Astronomen zuversichtlich, die Zusammensetzung der Atmosphären einiger Exoplaneten mit der nächsten Teleskopen-Generation auf ähnliche Weise aufschlüsseln und analysieren zu können, wenn diese Planeten vor ihrem Stern vorüberziehen und dabei dessen Licht durch eventuell vorhandene Atmosphären fällt. Allerdings braucht es für derartige Messungen größere und leistungsfähigere Teleskope.

Die Forscherinnen und Forscher geben allerdings auch zu bedenken, dass auch der Nachweis von Ozon in der Atmosphäre eines fernen, erdartigen Planeten noch keine Garantie für dortiges Leben sei: „Dazu braucht es neben der Signaturen von Ozon auch die Signaturen weiterer chemischer Moleküle und einige dieser Moleküle zeigen sich nicht im ultravioletten Licht.“ Astronomen müssen zukünftig also nach einer Kombination von Biosignaturen suchen, etwa von Ozon und Methan, um auf außerirdisches Leben schließen zu können. Auch könne es sein, dass sich Ozon der Atmosphäre eines potentiell lebensfreundlichen Planeten erst ansammelt: „Auch auf der Erde betrug die Ozon-Konzentration in der Atmosphäre gerade mal ein Bruchteil der heutigen Menge.

Schon jetzt liegen also die Hoffnungen auf dem Hubble-Nachfolger, dem „James Webb Space Telescope“ (JWST), um so die Atmosphären ferner Exoplaneten nach Anzeichen für dortiges Leben in bislang nicht erreichter Qualität untersuchen zu können: „Mit dem JWST werden wir insbesondere die Möglichkeit haben, Sauerstoff und Methan in den Atmosphären von Planeten zu entdecken, die sonnennahe, mittelgroße Sterne umkreisen“, so Munoz abschließend. „Das wird es uns erlauben, die atmosphärische Zusammensetzung kleinerer Exoplaneten voranzutreiben.“

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Quelle: SpaceTelescope.com / NASA / ESA

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Andreas Müller

Fachjournalist Anomalistik | Autor | Publizist