Der Grund, warum die Erde zu einem Planeten geworden ist, der das Leben fördert, könnte darin liegen, dass sie gerade zu Beginn ihrer Geburt ein empfindliches chemisches Gleichgewicht erreicht hat, so dass die wichtigsten Lebenselemente weder tief im Kern des Planeten eingeschlossen waren noch in den Weltraum entwichen sind. Eine neue Studie unter der Leitung eines Forscherteams der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) weist darauf hin, dass flüssiges Wasser allein bei weitem nicht ausreicht. In den frühen Stadien der Bildung eines metallischen Kerns muss ein Planet extrem enge Sauerstoffgehaltsbedingungen erfüllen, um Phosphor und Stickstoff zurückzuhalten, die für das Leben von entscheidender Bedeutung sind.
Am fernen Sternenhimmel scheint ein Planet eine geeignete Temperatur zu haben und einen Ozean auf seiner Oberfläche zu haben, aber ohne ein geeignetes chemisches „Rezept“ wird es immer noch schwierig sein, Leben zu entstehen. Die Forscher betonten, dass Phosphor und Stickstoff die Rolle von „Torwächtern“ in lebenden Systemen spielen: Phosphor ist ein wichtiger Bestandteil von genetischen Informationsträgermolekülen und zellulären Energiemolekülen, während Stickstoff das Kernelement von Proteinen ist und mit dem Aufbau und der Aufrechterhaltung der Zellstruktur und -funktion zusammenhängt. Noch wichtiger ist, dass die Frage, ob diese beiden Elemente noch lange auf der Planetenoberfläche verfügbar sein können, weitgehend „vorherbestimmt“ ist, wenn sich der Planet noch im heißen, geschmolzenen Zustand befindet und der Kern noch gebildet wird.
Die Forschung wurde vom Postdoktoranden Craig Walton und Professorin Maria Schönbächler am Zentrum für den Ursprung des Lebens und der Universalität der ETH Zürich geleitet. Sie fanden heraus, dass der Schlüssel zur Erhaltung von Phosphor und Stickstoff in der Nähe der Planetenoberfläche darin besteht, dass der Sauerstoffgehalt während der Bildung des metallischen Kerns des Planeten innerhalb äußerst präziser Grenzen kontrolliert werden muss. Walton wies darauf hin, dass Phosphor dazu neigt, sich mit Schwermetallen wie Eisen zu verbinden und in den Kern zu sinken, wenn zu diesem Zeitpunkt zu wenig Sauerstoff vorhanden ist, wodurch er fast aus der Oberflächenumgebung „verschwindet“. Wenn zu viel Sauerstoff vorhanden ist, kann zwar Phosphor im Erdmantel verbleiben, Stickstoff entweicht jedoch leichter in die Atmosphäre und geht schließlich im Weltraum verloren. Mit anderen Worten: Bedingungen, die ein Element schützen, führen wahrscheinlich dazu, dass ein anderes Element knapp wird, was es schwierig macht, beides zu haben.
Um dieses Fenster des chemischen Gleichgewichts zu quantifizieren, verwendete das Forschungsteam eine Reihe von Computermodellen, um das Verteilungsverhalten von Elementen zwischen Metallen und Gesteinen bei unterschiedlichen Sauerstoffgehalten zu simulieren. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl Phosphor als auch Stickstoff nur innerhalb eines äußerst engen Bereichs mittlerer Oxidationsstufen in ausreichender Menge im Erdmantel verbleiben können, die für die Entwicklung von Leben geeignet ist. Forscher nennen diesen Zustand eine „chemische Version der Goldlöckchen-Zone“ – sie darf weder zu „sauerstoffarm“ noch zu „sauerstoffreich“ sein, sondern muss genau richtig sein. Walton sagte, die Modellergebnisse zeigten deutlich, dass die Erde in diesem engen Bereich liege: Wenn der Sauerstoffgehalt etwas höher oder niedriger wäre, gäbe es möglicherweise nicht genug Phosphor oder Stickstoff für Leben auf der Erde, was die Entstehung von Leben äußerst unwahrscheinlich mache.
Die Forschung zeigt auch, dass andere erdähnliche Planeten unter anderen Entstehungsbedingungen möglicherweise nicht so „Glück“ haben. Im Fall des Mars zeigen Simulationen, dass der Sauerstoffgehalt zum Zeitpunkt seiner Entstehung außerhalb dieser chemischen „bewohnbaren Zone“ lag. Während der Marsmantel also möglicherweise mehr Phosphor speichert als der Erdmantel, weist er auch einen erheblichen Stickstoffmangel auf, eine Kombination, die bedeutet, dass er für das Leben, wie wir es verstehen, nicht beheimatet ist. Aus dieser Perspektive liegt der Grund dafür, dass der Mars Schwierigkeiten hat, eine stabile und reiche Biosphäre aufrechtzuerhalten, nicht nur im Mangel an Klima und Wasser. Seine tiefen chemischen Bedingungen sind für das Leben von Anfang an ungünstig.
Diese Entdeckung verändert still und heimlich die Strategie der wissenschaftlichen Gemeinschaft bei der Suche nach außerirdischem Leben. Wenn Menschen in der Vergangenheit beurteilten, ob es auf einem Exoplaneten Leben geben könnte, galten sie oft als primäres Kriterium, ob es flüssiges Wasser gibt. Solange sich der Planet in der „habitablen Zone“ des Sterns befindet und die Temperatur zulässt, dass das Wasser flüssig bleibt, gilt er als potenzielle Wiege des Lebens. Walton und Schönbeckler wiesen jedoch darauf hin, dass dieser Standard bei weitem nicht ausreicht, denn wenn die sauerstoffhaltigen Bedingungen während der Kernbildungsphase nicht geeignet sind, sind viele Planeten chemisch nicht in der Lage, von Anfang an Leben zu beherbergen, selbst wenn sie Ozeane auf ihrer Oberfläche und geeignete Temperaturen haben.
Es ist erwähnenswert, dass diese chemischen Voraussetzungen nicht völlig unbeobachtbar sind. Astronomen können große Teleskope nutzen, um durch Beobachtung der Spektren anderer Sterne und Planetensysteme indirekt auf den Sauerstoffgehalt und die gesamte chemische Zusammensetzung von Planeten bei ihrer Entstehung zu schließen. Die „Rohstoffrezeptur“ eines Planeten wird weitgehend von seinem Mutterstern bestimmt, da Planeten meist aus dem gleichen Material bestehen wie der Stern. Wenn also ein Stern in einem Planetensystem eine ganz andere Verteilung chemischer Elemente als die Sonne aufweist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Planet in diesem System ein angemessenes Gleichgewicht von Phosphor und Stickstoff aufweist, erheblich geringer, was ihn zu einem idealen Ziel für die Suche nach Leben macht.
Walton sagte, diese Forschung mache die Suche nach außerirdischem Leben spezifischer und fokussierter. Anstatt ein Netz durch das Universum zu werfen, um alle Planeten in der traditionellen bewohnbaren Zone zu finden, wäre es besser, jene Sternensysteme zu priorisieren, deren Muttersterne der Sonne chemisch ähnlich sind. In diesen Systemen haben Planeten bei ihrer Geburt eine höhere Wahrscheinlichkeit, erdähnliche Sauerstoffbedingungen zu erreichen und ausreichende Mengen an Phosphor und Stickstoff zu speichern, was die Wahrscheinlichkeit von Leben erhöht.
Das zugehörige Papier trug den Titel „The Core Formation Process Determines the Chemical Habitability of the Earth and Earth-like Planets“ (vorläufige Übersetzung) und wurde am 9. Februar 2026 in „Nature Astronomy“ veröffentlicht. Das Forschungsteam geht davon aus, dass Menschen mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Beobachtungstechnologie in den nächsten Jahrzehnten nicht nur Wasser und Atmosphäre auf Exoplaneten entdecken, sondern auch weiter bestimmen können, ob diese Welten einen „Untergrund“ des erdähnlichen Lebens an der chemischen Oberfläche haben Ebene.