Studie: Gase könnten Leben auf Hyzean-Planeten verraten
Copyright: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted/STScI
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Riverside (USA) – Eine vielversprechende neue Methode zur Entdeckung von Leben auf Planeten, die der Erde nicht im Geringsten ähneln, sowie nach dortigen Gasen, die bei der Suche nach außerirdischem Leben bislang kaum berücksichtigt wurden, könnte unsere Chancen, außerirdisches Leben zu entdecken deutlich erhöhen.
Wie das Team um die Planetenwissenschaftlerin Michaela Leung von der University of California, Riverside (UCR) im Fachjournal „Astrophysical Journal Letters“ (DOI: 10.3847/2041-8213/adb558) berichtet, könnten die beschriebenen Gase, schon heute mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) in den Atmosphären von Exoplaneten – also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – nachgewiesen werden.
Methylhalogenide als Biosignatur
Bei besagten Gasen handelt es sich um sogenannte Methylhalogenide. Diese bestehen aus einer Methylgruppe – also einem Kohlenstoff-Atom mit drei Wasserstoff-Atomen – die an ein Halogen-Atom wie Chlor oder Brom gebunden ist. Auf der Erde werden diese Verbindungen hauptsächlich von Bakterien, Meeresalgen, Pilzen und bestimmten Pflanzen produziert.
Ein wichtiger Aspekt bei der Suche nach Methylhalogeniden ist, dass Exoplaneten, die der Erde ähneln, für das JWST zu klein und zu lichtschwach sind. Stattdessen müsste das Teleskop größere Exoplaneten ins Visier nehmen, die beispielsweise kleine rote Sterne umkreisen. „Diese Planeten, sogenannte Hyzean-Welten, sind von tiefen globalen Ozeanen bedeckt und besitzen dichte Wasserstoff-Atmosphären“, erläutern die Forschenden. „Zwar könnten wir Menschen auf diesen Welten nicht atmen oder überleben – bestimmte Mikroben jedoch möglicherweise schon.“
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Da im Gegensatz zu erdähnlichen Planeten, bei denen atmosphärische Störungen und technische Einschränkungen das Erkennen von Biosignaturen erschweren, Hyzean-Planeten ein viel klareres Signal liefern, sind die Forschenden überzeugt, dass die Suche nach Methylhalogeniden auf Hyzean-Welten derzeit die beste Strategie bei der Suche nach außerirdischem, wenn auch einfachem, Leben darstellt.
„Sauerstoff ist auf einem erdähnlichen Planeten derzeit schwer oder gar nicht nachweisbar“, so Leung. „Methylhalogenide auf Hyzean-Welten hingegen schon und schon unsere existierenden Technologien und Instrumente wie das JWST bieten eine einzigartige Möglichkeit für deren Entdeckung und Nachweis.“
Schnellere Entdeckung als bei anderen Biosignaturen
Zudem könnte der Nachweis dieser Gase einfacher sein als die Suche nach anderen möglichen Biosignaturen, die auf Leben hindeuten: „Ein großer Vorteil der Suche nach Methylhalogeniden ist, dass sie mit dem James-Webb-Teleskop möglicherweise in nur 13 Stunden nachgewiesen werden könnten. Das ist deutlich weniger Zeit als für den Nachweis von Gasen wie Sauerstoff oder Methan benötigt wird,“ so die Wissenschaftlerin weiter. „Weniger Beobachtungszeit bedeutet auch geringere Kosten.“
Obwohl Methylhalogenide von Lebewesen auf der Erde produziert werden, kommen sie hier nur in geringen Konzentrationen vor. Da Hyzean-Planeten jedoch eine völlig andere Atmosphäre besitzen und andere Sterne als unsere Sonne umkreisen, könnten sich diese Gase dort in viel höheren Mengen anreichern – und wären dann auch aus Lichtjahren Entfernung nachweisbar.
„Sollten wir dort tatsächlich Mikroben entdecken, wären diese anaerob, also an eine sauerstofffreie Umgebung angepasst. Wie genau diese Organismen dann aussehen würden, können wir zwar nicht sagen, aber es ist plausibel, dass diese Gase ein Stoffwechselprodukt solcher Mikroben sein könnten“, fügt Eddie Schwieterman, Astrobiologe an der UCR und Mitautor der Studie hinzu.
Hyzean-Welten als Schlüssel zur Entdeckung außerirdischen Lebens?
Die Studie baut auf früheren Untersuchungen zu möglichen Biosignatur-Gasen auf, darunter Dimethylsulfid, das ebenfalls als potenzielles Lebenszeichen gilt. Methylhalogenide erscheinen jedoch besonders vielversprechend, da sie sehr starke Absorptionsmerkmale im Infrarotlicht besitzen und sich in einer wasserstoffreichen Atmosphäre besonders gut anreichern könnten.
Während das James-Webb-Teleskop derzeit das beste Werkzeug für diese Suche ist, könnten zukünftige Missionen, wie das geplante europäische LIFE-Teleskop, den Nachweis dieser Gase noch einfacher gestalten. „Sollte LIFE wie geplant in den 2040er Jahren starten, könnte es die Existenz dieser Biosignaturen in weniger als einem Tag bestätigen.“
„Wenn wir Methylhalogenide auf mehreren Planeten finden, würde das darauf hindeuten, dass mikrobielles Leben im Universum weit verbreitet ist“, sagt Leung. „Das könnte unser Verständnis über die Häufigkeit und die Entstehung von Leben grundlegend verändern.“
Der nächste Schritt in der Suche nach Leben
Künftig wollen die Forscher ihre Untersuchungen auf weitere Planetentypen und andere Gase ausweiten. So haben sie beispielsweise bereits Messungen von Gasen vorgenommen, die aus dem Saltonsee in Kalifornien stammen, wo ebenfalls halogenierte Gase wie Chloroform entstehen: „Wir wollen weitere Messungen von Gasen machen, die in extremen Umgebungen auf der Erde entstehen – denn diese könnten auf anderen Planeten viel häufiger vorkommen“, so Schwieterman.
Recherchequelle: University of California – Riverside
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