Seit seinem Start Ende 2021 hat das James Webb-Weltraumteleskop der NASA neue Möglichkeiten für die Erkennung von Lebenszeichen auf Exoplaneten außerhalb unseres Sonnensystems eröffnet. Untersuchungen zeigen, dass das James-Webb-Weltraumteleskop dabei helfen kann, zu bestätigen, ob es auf Exoplaneten in der „Blonden Zone“ lebenserhaltende Atmosphären gibt, und so die Möglichkeit erhöht, außerirdisches Leben zu entdecken.
Bei dieser Suche sind die vielversprechendsten Kandidaten eher Gesteinsplaneten, die massearme Sterne, sogenannte M-Zwerge, umkreisen, und nicht Gasplaneten. Diese Sterne sind die häufigsten Arten im Universum. TRAPPIST-1, ein nahegelegener M-Zwergstern in etwa 40 Lichtjahren Entfernung, verfügt über ein Planetensystem, das derzeit eingehend auf sein Potenzial zur Unterstützung von Leben untersucht wird.
Frühere Untersuchungen haben Zweifel an der Bewohnbarkeit von TRAPPIST-1 aufkommen lassen. Die Forscher fanden heraus, dass die intensive ultraviolette Strahlung des Sterns das Wasser auf der Planetenoberfläche verbrennen könnte, wodurch diese trocken und möglicherweise voller reaktiver Sauerstoffspezies zurückbleibt, die die Entstehung von Leben behindern würden.
Eine neue, von der University of Washington durchgeführte und in Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt jedoch, dass eine Reihe von Prozessen in der Entwicklung einiger Gesteinsplaneten, die M-Zwergsterne umkreisen, im Laufe der Zeit zur Entwicklung stabiler Atmosphären führen können.
Eine der faszinierendsten Fragen in der Exoplaneten-Astronomie lautet derzeit: „Können Gesteinsplaneten, die M-Zwerge umkreisen, stabile Atmosphären bilden? Können Gesteinsplaneten, die M-Zwerge umkreisen, Atmosphären aufrechterhalten, die Leben ermöglichen?“ sagte Erstautor Joshua Krissansen-Totton, Assistenzprofessor für Erd- und Weltraumwissenschaften an der University of Washington. „Unsere Ergebnisse geben uns Anlass zu der Hoffnung, dass einige dieser Planeten tatsächlich Atmosphären haben, was die Chancen, dass diese gewöhnlichen Planetensysteme Leben beherbergen, erheblich erhöht.“
Das James-Webb-Weltraumteleskop ist empfindlich genug, um eine Handvoll dieser Planetensysteme zu beobachten. Die bisher zurückgegebenen Daten deuten darauf hin, dass die heißesten Gesteinsplaneten, die dem Stern von TRAPPIST-1 am nächsten liegen, tatsächlich keine nennenswerte Atmosphäre aufweisen. Das Teleskop war jedoch noch nicht in der Lage, Planeten in der „blonden Zone“ klar zu charakterisieren, die etwas weiter von ihren Sternen entfernt sind und die günstigsten Entfernungen haben, um flüssiges Wasser und Leben zu beherbergen.
Die neue Studie simuliert den Prozess, bei dem sich ein Gesteinsplanet über Hunderte von Millionen Jahren vom Schmelzen bis zum Abkühlen zu einem festen Erdplaneten entwickelt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Wasserstoff oder andere leichte Gase zunächst in den Weltraum gelangten. Aber bei Planeten, die weiter von ihren Sternen entfernt sind und bei denen die Temperaturen gemäßigter sind, kann Wasserstoff auch mit Sauerstoff und Eisen im Planeteninneren reagieren. Dadurch entstanden Wasser und andere schwerere Gase, wodurch eine Atmosphäre entstand, die laut Studie langfristig stabil ist.
Die Ergebnisse zeigen auch, dass bei diesen Planeten der „blonden Zone“ Wasser sehr schnell aus der Atmosphäre austritt, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Wasseraustritts geringer ist.
„Für das Webb-Teleskop ist es einfacher, heiße Planeten zu beobachten, die ihren Sternen am nächsten sind, weil sie mehr Wärmestrahlung aussenden und nicht von stellaren Interferenzen betroffen sind. Für diese Planeten haben wir eine ziemlich klare Antwort: Sie haben keine dicke Atmosphäre“, sagte Krissanson-Totten. „Für mich ist dieses Ergebnis interessant, weil es darauf hindeutet, dass Planeten in gemäßigten Breiten möglicherweise Atmosphären haben und sorgfältig mit Teleskopen beobachtet werden sollten, insbesondere angesichts ihres Potenzials für die Bewohnbarkeit.“
Das Webb-Teleskop konnte noch nicht feststellen, ob Planeten, die etwas weiter vom TRAPPIST-1-Stern entfernt sind, Atmosphären haben. Wenn dies jedoch der Fall wäre, würde das bedeuten, dass sie wahrscheinlich flüssiges Oberflächenwasser und ein mildes, lebensfreundliches Klima hätten.
„Mit den Teleskopen, die wir jetzt haben, dem James Webb-Teleskop und dem kommenden Very Large Ground-based Telescope, können wir eigentlich nur die Atmosphären einer sehr kleinen Anzahl felsiger Planeten in der bewohnbaren Zone beobachten – nämlich TRAPPIST-1 und einige andere“, sagte Krissanson-Totten. „Angesichts des großen Interesses, anderswo Leben zu finden, zeigen unsere Ergebnisse, dass es sich lohnt, Teleskopzeit zu investieren, um die Bewohnbarkeit dieser Systeme mit der Technologie, die wir jetzt haben, weiter zu untersuchen, anstatt auf die nächste Generation leistungsstärkerer Teleskope zu warten.“
Zusammengestellt von /ScitechDaily
DOI:10.1038/s41467-024-52642-6