Ein System mit 7 Planeten ist das neue Interesse an der Suche nach Leben außerhalb der Erde
Das Planetensystem TRAPPIST-1e ist ein neues Forschungsziel bei der Suche nach Leben außerhalb der Erde, wenn man bedenkt, wie die Umwelt der Erde aussah, als sie jünger war.
Die Suche nach Leben außerhalb der Erde ist heute eines der heißesten Themen in der Astronomie. Die Neugier, zu wissen, ob wir allein im Universum sind oder nicht, ist etwas, das alle Menschen teilen. Mit dem technologischen Fortschritt durch leistungsfähigere Teleskope und Sonden hat die Suche sowohl in der Öffentlichkeit als auch in der wissenschaftlichen Gemeinschaft noch mehr an Interesse gewonnen.
Die Grundlage für die Suche nach Leben außerhalb der Erde ist natürlich unser eigener Planet und die Entwicklung des Lebens auf ihm. Exoplaneten mit einer erdähnlichen Atmosphäre, Zusammensetzung und Umgebung sind derzeit die Hauptziele der Untersuchung. Dazu gehören Exoplaneten, die sonnenähnliche Sterne umkreisen und sich in der bewohnbaren Zone des jeweiligen Sterns befinden.
In einem kürzlich eingereichten Artikel wird die Auffassung vertreten, dass bei der Suche nach Leben auch andere Stadien des Planeten Erde berücksichtigt werden sollten. Die Idee ist, Planeten in Betracht zu ziehen, die eine ähnliche Umgebung wie die jüngere Erde haben, zum Beispiel mit einer größeren Menge an CO2. Dies könnte einen Hinweis darauf geben, wo sich Leben in seinen frühen Stadien befinden könnte.
Exoplaneten
Planeten, die sich nicht im Sonnensystem befinden, werden Exoplaneten genannt. Derzeit sind mehr als 5000 Exoplaneten beobachtet und katalogisiert worden. Die Arten von Exoplaneten reichen von Gasriesen wie Jupiter und Saturn bis zu Gesteinsplaneten wie Erde und Mars. Je nach ihrer Größe werden sie als Supererde, Subneptun und so weiter bezeichnet.
Die Beobachtung von Exoplaneten ist keine leichte Aufgabe. Eine der am weitesten verbreiteten Techniken ist die der Transienten, bei der analysiert wird, wie stark die Leuchtkraft des Sterns abnimmt, wenn der Exoplanet vor ihm vorbeizieht. Dazu ist es notwendig, zum genauen Zeitpunkt und am genauen Ort zu beobachten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Gravitationswechselwirkung von Sternen mit ihren Planeten zu beobachten und festzustellen, wie sich die Radialgeschwindigkeit ändert.
TRAPPIST-1-System
Das bekannteste Exoplanetensystem ist der sogenannte TRAPPIST-1, der 2016 mit 3 Exoplaneten entdeckt wurde. Heute ist bekannt, dass das System insgesamt 7 Exoplaneten hat. Es befindet sich etwa 39 Lichtjahre entfernt und besteht aus einem zentralen roten Zwergstern. Die Planeten sind mit den Buchstaben b bis h benannt.
Da es sich um einen Roten Zwerg handelt, unterscheidet sich die bewohnbare Zone von TRAPPIST-1 erheblich von der bewohnbaren Zone der Sonne. Außerdem hat ein Roter Zwerg eine viel geringere Emission als die Sonne und ist möglicherweise nicht in der Lage, die Photosynthese auf einem der Planeten zu unterstützen. Ein weiteres Problem ist die Variabilität, die rote Zwerge mit häufigeren Flares aufweisen.
Die Entwicklung der Erde
Der in MNRAS veröffentlichte Artikel schlägt vor, verschiedene Epochen der Erdvergangenheit zum Vergleich mit der Umwelt des Exoplaneten TRAPPIST-1e heranzuziehen. Die Idee ist, zu berücksichtigen, dass das Leben eine lange Zeit brauchte, um sich zu entwickeln und Phasen auf der Erde durchlief, in denen die Umwelt extrem war. Vor allem während der letzten 4 Milliarden Jahre.
Wenn man die Zeit vor 4 bis 2 Milliarden Jahren analysiert, wird geschätzt, dass die Erde eine große Menge an Kohlendioxid und Methan enthielt sowie andere Gase aus Vulkanausbrüchen. Zu dieser Zeit gab es einfachere Organismen, und erst in den letzten 2 Milliarden Jahren entwickelten sich komplexere Organismen.
Biosignaturen
Die Idee wäre also, nach Biosignaturen auf Planeten zu suchen, die eine ähnliche Umgebung wie die Erde in einer fernen Ära aufweisen. Biosignaturen sind indirekte Beweise für das Vorhandensein von Leben auf einem anderen Stern. Es gibt verschiedene Arten von Biosignaturen, die häufigste ist die chemische.
Chemische Biosignaturen sind mit dem Vorhandensein von Kohlenstoff zusätzlich zu Sauerstoff und Methan verbunden. Gase und Moleküle, die nur in biologischen Prozessen entstehen, werden ebenfalls berücksichtigt. Seit 2022 beobachtet das James-Webb-Teleskop das atmosphärische Spektrum von Exoplaneten auf der Suche nach Biosignaturen.
Vergleich mit TRAPPIST-1e
Für den Vergleich mit Beobachtungen des Exoplaneten TRAPPIST-1e hat das Astronomenteam einfache Lebensformen in einer Phase der Erde in Betracht gezogen, in der es eine Fülle von Wasserstoff und Kohlenmonoxid gäbe. Damit ist es möglich, abzuschätzen, welche Biosignaturen in einem solchen Szenario zu beobachten wären.
Eines der Ergebnisse ist, dass es aufgrund der biologischen Prozesse, die durch diese Lebensformen verursacht werden, zu einem Anstieg von CH4 kommt. CH4 könnte ein Hinweis auf eine Biosignatur sein, nach der man bei Exoplaneten suchen sollte, die eine ähnliche Umgebung wie der untersuchte TRAPPIST-1e haben.
Quellenhinweis:
Eager-Nash et al. 2024 Biosignatures from pre-oxygen photosynthesising life on TRAPPIST-1e arXiv.