Planet Erde steht Pate für Suche nach fernen belebten Welten
Copyright: NASA Ames/JPL-Caltech
Ithaca (USA) – US-Astrnomen haben Modelle für fünf Entwicklungsphasen unseres Planeten erstellt – chemische Schnappschüsse – die als Vorlagen für zukünftige Spektralanalysen erdähnlicher und damit potentiell lebensfreundlicher Exoplaneten dienen sollen, wenn diese schon bald mit der nächsten Generation von Teleskopen nach Spuren dortigen Lebens untersucht werden sollen.
„Mit dieser neuen Generation Weltraum- und bodengestützter Teleskope in Verbindung mit unseren Modellen können wir Planeten wie unsere Erde in einer Entfernung von etwa 50 bis 100 Lichtjahren identifizieren“, berichtet Professor Lisa Kaltenegger von der Cornell University.
Gemeinsam mit Kollegen und Kolleginnen hat die Wissenschaftlerin 20 hochauflösende Transmissionsspektren der Erde durch geologische Zeit beschrieben und in einem Artikel im „Astrophysical Journal Letters“ (DOI: 10.3847/2041-8213/ab789f).
„Mit unserer eigenen Erde als Schlüssel, haben wir fünf verschiedene Erdepochen modelliert, um eine Vorlage dafür zu liefern, wie wir eine potenzielle Exo-Erde charakterisieren können – von einer jungen, präbiotischen Erde bis zu unserer modernen Welt“ erläutert Kaltenegger und führt dazu weiter aus. „Mit den Modellen können wir auch untersuchen, an welchem Punkt der Erdentwicklung ein entfernter Beobachter das Leben auf unserem und anderen ‚blauen Punkten‘ im All identifizieren kann.“
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Kaltenegger und ihr Team haben hierzu atmosphärische Modelle geschaffen. Ein erstes zeigt unseren Planeten zunächst vor 3,9 Milliarden Jahren als präbiotische Erde, als Kohlendioxid den jungen Planeten noch dicht verhüllte. Ein zweites Modell zeigt chemisch einen sauerstofffreien Planeten von vor rund 3,5 Milliarden Jahren. Drei weitere Modelle zeigen dann den Anstieg des Sauerstoffs in der Atmosphäre von einer Konzentration von 0,2 auf heutige Werte von 21 Prozent.
„Unsere Erde und die Luft, die wir atmen, haben sich seit der Entstehung der Erde vor 4,5 Milliarden Jahren drastisch verändert“, so die Wissenschaftlerin. „Zum ersten Mal befasst sich diese Studie damit, wie Astronomen, die versuchen, Welten wie unsere zu finden, die die Geschichte unserer eigenen Erde als Vorlage verwenden können.“
In der Geschichte der Erde ist der zeitliche Verlauf des Anstiegs des Sauerstoffs und seiner Häufigkeit nicht klar, fügt Kaltenegger hinzu und erläutert: „Wenn Astronomen jedoch Exoplaneten mit fast 1% des aktuellen Sauerstoffgehalts der Erde finden, werden diese Wissenschaftler beginnen, aufkommende Biologie, Ozon und Methan zu finden – und sie können sie mit der irdischen Vorlage vergleichen. Unsere Transmissionsspektren zeigen atmosphärische Merkmale, die einem entfernten Beobachter zeigen würden, dass die Erde bereits vor etwa 2 Milliarden Jahren eine Biosphäre hatte.“
Mit künftigen Teleskopen wie dem James Webb-Weltraumteleskop der NASA, das im März 2021 starten soll, oder dem Extremely Large Telescope in Chile, das 2025 seine Arbeit aufnehmen soll, werden Astronomen beobachten können, wie ein Exoplanet vor der Sonnenscheibe seines Wirtssterns in einem sogenannten Transit vorüberzieht und so die Atmosphäre spektrografisch auf ihre Bestandteile hin analysieren.
„Sobald der Exoplanet einen Teil seines Wirtssterns überquert und dessen so Licht blockiert, fällt dieses teilweise auch durch seine Atmosphäre und wir können seine atmosphärischen spektralen Signaturen entschlüsseln“, so Kaltenegger Kaltenegger abschließend. „Mit der geologischen Geschichte der Erde als Schlüssel können wir eventuell vorhandene chemische Lebenszeichen auf entfernten Exoplaneten leichter erkennen.“
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Quelle: Cornell University
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