Neue Methode zum Nachweis von Sauerstoff auf Exoplaneten

Lesezeit: ca. 3 Minuten
Künstlerische Darstellung eines wasserreichen Exoplaneten mit sauerstoffreicher Atmosphäre (Illu.). Copyright: NASA / GSFC / Friedlander-Griswold

Künstlerische Darstellung eines wasserreichen Exoplaneten mit sauerstoffreicher Atmosphäre (Illu.).
Copyright: NASA / GSFC / Friedlander-Griswold

Riverside (USA) – US-Forscher haben eine neue Methode zum Nachweis von Sauerstoff in exoplanetaren Atmosphären entwickelt, die die Suche nach Leben beschleunigen kann.

Ein möglicher Hinweis auf Leben – eine sogenannte Biosignatur – ist die Anwesenheit von Sauerstoff in der Atmosphäre eines Planeten, denn zumindest das Leben auf der Erde erzeugt Sauerstoff, wenn Organismen wie Pflanzen, Algen und Cyanobakterien mithilfe der Photosynthese Sonnenlicht in chemische Energie umwandeln.

www.grenzwissenschaft-aktuell.de
+ HIER können Sie den täglichen kostenlosen GreWi-Newsletter bestellen +

Wie das Team von der University of California – Riverside aktuell im Fachjournal „Nature Astronomy“ (DOI: 10.1038/s41550-019-0977-7) berichtet, haben sie eine neuen Methode zum Nachweis von Sauerstoff in exoplanetaren Atmosphären mit Hilfe des für 2021 geplanten Weltraumteleskops „James Webb“ (JWST) entwickelt. Mit der Methode könne ein starkes Signal von Sauerstoffmoleküle detektiert werden, wenn diese miteinander kollidieren.

Hintergrund
Wenn Sauerstoffmoleküle miteinander kollidieren, verhindern sie, dass Teile des Infrarotlichtspektrums von einem Teleskop gesehen werden. Indem sie nach diesem Muster in Lichtspektrum eines Planeten mit Atmosphäre suchen, kann die Atmosphäre nach dem möglichen Vorhandensein von Sauerstoff untersucht werden.

“Vor unserer Arbeit wurde angenommen, dass Sauerstoff auf ähnlichen Niveaus wie auf der Erde mit Webb nicht nachweisbar wäre”, erläutert Thomas Fauchez vom Goddard Space Flight Center der NASA und Hauptautor der Studie. “Dieses Sauerstoffsignal ist seit den frühen 1980er Jahren aus den atmosphärischen Untersuchungen der Erde bekannt, wurde jedoch nie für die Exoplanetenforschung untersucht.”

Der Astrobiologe Edward Schwieterman vom UC Riverside schlug ursprünglich eine ähnliche Methode zum Nachweis hoher Sauerstoffkonzentrationen aus nicht lebenden Prozessen vor und war Mitglied des Teams, das diese Technik entwickelte.

“Sauerstoff ist eines der aufregendsten uns bekannten Moleküle, das aufgrund seiner Verbindung mit dem Leben entdeckt werden kann, aber wir wissen nicht, ob das Leben die einzige Ursache für Sauerstoff in einer Atmosphäre ist”, so Schwieterman. “Mit dieser Technik können wir Sauerstoff in belebten und leblosen Planeten finden.”

Zugleich geben die Wissenschaftler aber auch zu bedenken, dass sich Sauerstoff in der Atmosphäre eines Planeten ohne jegliche Lebensaktivität ansammeln kann: „Befindet sich ein Exoplanet zu nahe an seinem Wirtsstern oder empfängt er zu viel Sternenlicht, wird die Atmosphäre sehr warm und dadurch – so vorhanden – mit Wasserdampf aus verdunstenden Ozeanen gesättigt. Dieses Wasser könnte dann durch starke ultraviolette Strahlung in atomaren Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden. Wasserstoff, ein leichtes Atom, entweicht sehr leicht in den Weltraum und hinterlässt den Sauerstoff.

Künstlerische Darstellung  eines trockenen Exoplaneten mit sauerstoffreicher Atmosphäre (Illu.). Copyright: NASA / GSFC / Friedlander-Griswold

Künstlerische Darstellung  eines trockenen Exoplaneten mit sauerstoffreicher Atmosphäre (Illu.).
Copyright: NASA / GSFC / Friedlander-Griswold

Im Laufe der Zeit kann dieser Prozess dazu führen, dass ganze Ozeane verloren gehen, während sich eine dicke Sauerstoffatmosphäre aufbaut – allerdings ebenmäßiger, als dies durch Leben möglich wäre. Aus diesem Grund bedeutet viel Sauerstoff in der Atmosphäre eines Exoplaneten nicht zwangsläufig auch viel Leben auf dem Planeten, sondern weist vielleicht und eher auch auf einen starken Wasserverlust in der Vergangenheit hin.“

Vor diesem Hintergrund erklären die Autoren der aktuellen Studie, dass man noch nicht sicher sein könne, wie weit der beschriebene, nicht-biologische Prozess auf Exoplaneten verbreitet sein könnte: „Es ist wichtig zu wissen, ob und wie viele leblose Planeten Luftsauerstoff erzeugen, damit wir besser erkennen können, wann ein Planet lebt oder nicht.”

WEITERE MELDUNGEN ZUM THEMA
Eindeutiger Biomarker: Giftiges Molekül als klares Zeichen für außerirdisches Leben identifiziert 30. Dezember 2019
Astrobiologen präsentieren hoffnungsvollen Biomarker für die Suche nach außerirdischem Leben 30. Januar 2018
Nachweis von Freon-40 im All dämpft Hoffnungen auf Molekül als Marker für außerirdisches Leben 3. Oktober 2017
Sauerstoff in fernen Atmosphären doch kein eindeutiger Biomarker 27. Oktober 2015

Quelle: University of California – Riverside

© grenzwissenschaft-aktuell.de