Bad News für komplexes Leben: Viele erdähnlicher Planeten haben vermutlich Helium-Atmosphären
Graz (Österreich) – In einer aktuellen Studie zeigen Planetenwissenschaftler, dass zahlreiche erdähnliche Exoplaneten in der habitablen, also potenziell lebensfreundlichen Zone um ihre Sterne Helium-dominierte Atmosphären besitzen könnten. Keine günstigen Voraussetzungen für komplexes Leben, wie wir es von der Erde kennen.
Copyright: ESA/Hubble, M. Kornmesser, CC BY 4.0
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Wie das Team um Dr. Helmut Lammer von Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz aktuell im Fachjournal „Nature Astronomy“ (DOI: 10.1038/s41550-025-02550-6) berichtet, haben sie eine bislang vernachlässigte Phase der Planetenentwicklung untersucht: die sogenannte Ur-Atmosphäre, die ein junger Planet aus der Gas- und Staubscheibe um seinen Zentralstern aufnimmt. Eine solche Atmosphäre besteht vor allem aus Wasserstoff und Helium.
Die Masse macht’s
Da massearme Planeten derart leichte Gashüllen jedoch meist nicht lange halten können, verlieren sie diese Atmosphären innerhalb von einigen Millionen Jahren ins All. Doch Planeten mit Erdmasse oder etwas darüber behalten Teile dieser Gase, insbesondere Helium, über sehr lange Zeiträume hinweg. Das kann zu einer dauerhaft dichten Helium-Atmosphäre führen, deren Druck ein Vielfaches über jenem der Erde liegt. Auf diese Weise würde wäre die Entstehung komplexen Lebens, wie wir es von unserer Erde kennen, nahezu unmöglich.
Helium-Atmosphären für irdisches Leben lebensfeindlich
In ihrer Studie modellierten die Grazer Forschenden den Einfluss der Sternstrahlung auf diese Atmosphären und stellten fest: Nur wenn ein Planet nicht zu früh seine volle Masse erreicht – wie vermutlich bei der Erde geschehen – kann die Bildung einer für irdisches Leben lebensfeindlichen Heliumhülle verhindert werden. Hätte die Erde früher ihre endgültige Masse erreicht, würde sie heute eine dichte Helium-Atmosphäre besitzen – mit einem Oberflächendruck von etwa 280 bar. Zum Vergleich: Die irdische Atmosphäre liegt bei 1 bar, der Druck in drei Kilometern Ozeantiefe entspricht etwa diesem Heliumszenario.
Quelle: Instituts für Weltraumforschung (IWF), Graz
Ein solches Umfeld ist für komplexe Lebensformen tödlich. Helium verdrängt Sauerstoff im Blut und würde innerhalb kürzester Zeit zum Erstickungstod führen. Da aber Sauerstoff essenziell für die Entwicklung großer, komplexer Lebewesen ist, verringert sich durch solche Bedingungen die Wahrscheinlichkeit für intelligentes Leben auf solchen Exoplaneten drastisch.
Eine mögliche Erklärung für die Seltenheit komplexen Lebens
Die Studie liefert somit eine neue Erklärung dafür, warum komplexes Leben so selten sein könnte: „Auch wenn viele Planeten erdähnlich erscheinen und sich in der habitablen Zone befinden, könnten sie aufgrund ihrer Entwicklungsgeschichte atmosphärisch unbewohnbar sein. Besonders kleinere Sterne, die strahlungsintensiver sind, erfordern noch massereichere Planeten, damit diese ihre Atmosphären überhaupt behalten – was die Bedingungen für Leben weiter erschwert.“
Ein Großteil der bisher entdeckten Exoplaneten in der habitablen Zone entspricht eher sogenannten „Mini-Neptunen“, also Gesteinsplaneten mit sehr dichten Gasatmosphären. Diese scheiden als Lebensräume für komplexe Organismen – zumindest nach irdischem Vorbild – vermutlich aus.
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Abschließend betont die Studie zugleich, wie entscheidend das Verständnis der Atmosphärenentwicklung für die Suche nach Leben im All ist. „Nur wenn die Zusammensetzung, Entwicklung und der Druck einer Atmosphäre bekannt sind, lässt sich abschätzen, ob ein Planet wirklich lebensfreundlich ist.“
Zukünftige Weltraummissionen wie die ESA-Mission PLATO sollen diese Fragen weiter untersuchen. Sie werden helfen zu klären, wie häufig Helium-dominerte Atmosphären vorkommen – und wie speziell unsere Erde tatsächlich ist.
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Recherchequelle: Instituts für Weltraumforschung (IWF)
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