Erdatmosphäre als Schlüssel zur Suche nach Leben außerhalb des Sonnensystems


Sonne, Mond und Erde (Illu.).

Copyright: University of St Andrews

St. Andrews (Schottland) – Eine neue Studie zur Evolution der Atmosphäre unseres eigenen Planeten könnte Schlüsselelemente zur Suche auch nach Leben außerhalb des Sonnensystems aufzeigen.

Wie das Team um Dr. Sarah Rugheimer von der University of St. Andrews und Lisa Kaltenegger von der Cornell University aktuell im “The Astrophysical Journal” (DOI: 10.3847/1538-4357/aaa47a) und vorab via ArXiv.org berichtete, haben sie untersucht, wie sich die Erdatmosphäre über die Zeit hinweg entwickelt und verändert hat und diese Veränderungen jeweils in Bezug zum Erscheinen des Lebens auf unserem Planeten gesetzt.

Anhand eines Modell der Entwicklungsepochen der Erdgeschichte, erstellten die Forscher dann Modelle für Atmosphären von Planeten um Sterne, die entweder kleiner oder größer als unsere Sonne sind. Hierbei zeigte sich, dass der Kategorie eines Zentralgestirns ein wichtiger Faktor für die Entwicklung der Atmosphäre und die Frage ist, wie nachweisbar die Anzeichen für potentielles Leben, sogenannte Biosignaturen, sind.

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In ihrer Studie konzentrierten sich die Autoren auf vier spezielle Punkte in der Erdgeschichte: Der Zeit vor dem Erscheinen der ersten Mikroben – also vor rund 3,9 Milliarden Jahren, jene nach deren Auftauchen bis hin zum globalen Sauerstoffanstieg vor rund 2 Milliarden Jahren, während des zweiten Sauerstoffanstiegs innerhalb der Erdatmosphäre vor rund 800 Millionen Jahren und der heutigen Erde. Zu jeder dieser Zeiten, war der Gehalt der Erdatmosphäre an Stickstoff, Methan und Kohlendioxid deutlich unterschiedlich.

Das Ergebnis der Studie zeigt, wie sich das Leben innerhalb bestimmter und unterschiedlicher Atmosphären entwickelt und zeigt damit auf, die Wissenschaftler zukünftig auch schon früh Biosignaturen und Anzeichen von höherem Leben auf erdgroßen Exoplaneten deuten können.

“Schon bald werden wir mit der nächsten Generation von Teleskopen unzählige Exoplaneten finden, die unsere bisherige Vorstellungskraft sprengen werden”, erläutert Rugheimr. “Und selbst, wenn wir auf die Geschichte unseres eigenen Planeten zurückblicken, so hat sich die Zusammensetzung unserer Atmosphäre immer wieder teils drastisch verändert. Schauen wir also auf diese Historie und wie unterschiedlich das Licht eines Muttergestirns mit der Atmosphäre seiner Planeten interagieren kann, so können wir ein Netzwerk von Modellen erstellen, die uns dabei helfen, zukünftige Entdeckungen besser zu verstehen.”

Ein besonderes Ziel der Forscher war es herauszufinden, wie leicht nachweisbar Biosignaturen, also Gase während der Erdgeschichte und jener der modellierten Exoplaneten waren und sein können.

“Unterschiedliche Wolkendichten und Oberflächenmerkmale wie Ozean und Kontinente wurden in unserer Studie natürlich auch als Faktoren berücksichtigt, um zu sehen, wie stark diese die Modelle beeinflussen und somit tatsächlich auf ferne Planeten übertragen werden können, wie sie nur mit den kommenden Großteleskopen entdeckt und analysiert werden können.

Schon mit dem Hubble-Nachfolger, dem James Webb Space Telescope (JWST), werden rund ein Dutzend potentiell lebensfreundliche und erdgroße Planeten um nahe Rote Zwergsterne untersucht werden können. Mitte der 2020er Jahre wird dann auch das European Extremely Large Telescope (EELT) starten und könnte dann weitere einige Exoplaneten auch direkt abbilden

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