Studie zu Schneeball-Planeten: Selbst Eiswelten könnten Leben tragen
Copyright: NASA
Toronto (Kanada) – Von einem “Schneeball-Planeten” sprechen Astronomen immer dann, wenn sie einen erdartigen Planeten beschreiben, der sich im Stadium einer globalen Vereisung mit Gletschern und gänzlich zugefrorenen Ozeanen von den Polen bis zum Äquator befindet. Auf solchen Eiswelten hielten Astrobiologen Leben, wie wir es von der Erde kennen, bislang für kaum bis gar nicht möglich. Eine neue Studie zeichnet nun jedoch ein anderes Bild und macht Hoffnung, auch auf derartigen „Schneebällen“ Leben finden zu können.
Wie das Team um den Astrophysiker Adiv Paradise von der University of Toronto aktuell im “Journal of Geophysical Research“ (DOI: 10.1029/2019JE005917) berichtet, könnten auch einige Eisplaneten über Landmassen in Äquatornähe verfügen, auf denen Temperaturen über dem Gefrierpunkt diese lebensfreundlich halten würden. Mit dieser Schlussfolgerung widersprechen die Forscher bisherigen Vorstellungen von derartigen Planeten als gänzlich lebensfeindliche Eiswelten.
Zwar beschreibet die sogenannte habitable Zone eine Abstandregion um einen Stern, innerhalb derer ein Planet diesen Stern umkreisen muss, damit auf seiner Oberfläche Temperaturen vorherrschen können, durch die Wasser in flüssiger Form erhalten bleibt, doch auch hier kann er aber auch zu einem sogenannten Schneeball einfrieren. Viele Wissenschaftler vermuten, dass auch unsere heute warme Erde mindestens einmal (im späten Präkambrium) deren letzte Phase vor etwa 580 Millionen Jahren endete), ein solcher gänzlich zugefrorener Schneeball und Leben nur noch in mikrobischer Form in den Ozeantiefen möglich war.
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„Wir wissen, dass die Erde auch während dieser Schneeball-Phasen lebensfreundlich blieb, weil es das Leben schon vorher und danach wieder gab“, erläutert Paradise und führt dazu weiter aus: „Aber alles Leben hatte sich während dieser Phasen tief in die Ozeane zurückgezogen.“
Im Rahmen ihrer aktuellen Studie wollten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen herausfinden, ob es auf Schneeball-Planeten auch Landflächen geben könnte, auf denen sich lebensfreundliche Temperaturen halten könnten. Hierzu nutzten die Forscher Computersimulationen und spielten unterschiedliche Klimavariablen auf theoretischen Schneeball-Planeten durch, in dem sie Bedingungen wie etwa die Menge an Sonnenlicht und dessen Verteilung auf den angenommenen Kontinenten variierten.
Eine besonders interessante Variable dabei war Kohlendioxid in den Atmosphären der simulierten Eiswelten, weil Kohlendioxid Wärme bindet und einen Planeten warmhalten kann, ohne dass sich dieser abkühlt und seine Ozean einfrieren. „Planeten werden zu Schneebällen, wenn die Werte ihres atmosphärischen Kohlendioxids in Folge einer Kombination aus Regenfällen und Erosion zu stark abfallen“, berichtet Paradise. „Wasser absorbiert Kohlendioxid und verwandelt es in Kohlensäure, die dann wiederum mit Oberflächengestein während dessen Erosion reagiert. Diese Wechselwirkung selbst bricht Kohlensäure auf und verbindet diese mit Mineralien, die dann wiederum in die Ozeane gespült und schlussendlich am Ozeanboden eingelagert werden.“
Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass das Entfernen von Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf diese Weise während der Schneeball-Phasen unterbrochen würde, weil alles Oberflächenwasser gefriert.
Die neuen Simulationen zeigen nun aber, dass einige Schneeball-Planeten auch weiterhin atmosphärisches Kohlendioxid verlieren, auch nachdem sie zugefroren sind. Das wiederum bedeutet, dass diese Planeten über einige nicht gänzlich zugefrorene Landmassen verfügen müssen, über und auf denen es weiterhin zu Regenfällen kommt, durch die Wasser weiterhin Kohlendioxid aus der Atmosphäre spülen kann, um so die obig beschrieben Prozesse aufrecht zu erhalten.
Einige der derart simulierten „wärmeren“ Schneeball-Planeten wiesen denn auch tatsächlich Landmassen auf, die warm genug blieben, um Wasser in flüssiger Form zu halten und damit lebensfreundlich zu halten, obwohl der Rest bis zum Äquator vereist war. Die Simulationen zeigten, dass einige dieser lebensfreundlichen Landmassen im Innern der Kontinente Temperaturen von bis zu 10 Grad Celsius über Null erreichen können. Das ist deutlich warmer als die niedrigsten Temperaturen von etwa minus 20 Grad Celsius, bei denen uns bekanntes Leben langfristig noch gedeihen kann.
Das Studienergebnis zeigt aber auch, dass erdähnliche Planeten in einer Schneeball-Phase gefangen bleiben können: Bislang nahmen Wissenschaftler an, dass ausgedehnte Schneeball-Phasen durch eine Zunahme an von Vulkanen freigesetztes Kohlendioxid beendet werden können. Wie sich nun zeigt, kann aber auch die Verwitterung genügend Kohlendioxid aus der Atmosphäre ziehen, um diese Kohlendioxidabgabe auszugleichen und so eine regelrechten negative Feedbackschleife erzeugen, durch die ein Planet niemals wieder auftaut.
Schlussendlich zeigt die Studie, dass die Grenze zwischen einem lebensfreundlichen und einem lebensfeindlichen Planeten nicht den bisherigen geologischen Annahmen folgen muss und dass diese Grenze zusehends verwischt.
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