Künstlerische Darstellung eines Hycean-Exoplaneten. (Amanda Smith, Nikku Madhusudhan) Wenn wir da draußen in der Galaxie nach Leben suchen, stützen wir unsere Bemühungen auf das, was wir wissen. Bisher kennen wir nur einen Planeten, der Leben hervorgebracht hat – unseren –, daher suchen wir nach erdähnlichen, felsigen Welten in einem bestimmten Entfernungsbereich vom Wirtsstern, wo erträgliche Temperaturen herrschen.
Das bedeutet jedoch nicht, dass es auf Planeten, die weniger der Erde ähneln, kein Leben gibt. Jetzt hat ein Team von Astronomen eine Klasse von Planeten identifiziert, die sich als fruchtbar erweisen könnte – Exoplaneten, die von einem globalen Ozean umgeben sind und deren Atmosphäre reich an Wasserstoff ist, könnten Leben, wie wir es kennen, beherbergen.
Solche Exoplaneten kommen bei Planetenerkundungen häufiger vor als Gesteinsplaneten, was bedeutet, dass sie ein fruchtbares Terrain für die Suche nach außerirdischem Leben sein könnten. Die Forscher haben sie „Hycean“-Welten genannt.
„Einige der Bedingungen in den Ozeanen dieser Welten könnten den bewohnbaren Bedingungen in den Ozeanen der Erde ähneln, d. h. ähnliche Temperaturen und Drücke, das Vorhandensein von flüssigem Wasser und die Energie des Sterns“, sagte der Astronom Nikku Madhusudhan vom Institut für Astronomie der Universität Cambridge gegenüber Energyeffic.
„Es gibt viele offene Fragen, aber das ist zum jetzigen Zeitpunkt nur eine erste Vermutung.“ „Die Annahme ist, dass einige der Biosignaturen möglicherweise auch gemeinsam sind, wenn sich in diesen Ozeanen mikrobielles Wasserleben auf die gleiche Weise bilden kann wie auf der Erde.“
Miteinander ausgehen, fast 4.500 Exoplaneten wurden dort draußen in der weiteren Milchstraße identifiziert und bestätigt. Daten des Planetenjagd-Weltraumteleskops Kepler deuten darauf hin, dass der häufigste Exoplanetentyp einer ist, den es im Sonnensystem gar nicht gibt – Mini-Neptune , von etwa dem 1,6- bis zum 4-fachen des Erdradius.
Diese sind offensichtlich kleiner als unser Eisriese Neptun, liegen aber über der Grenze zwischen Gesteinsplaneten und Gasplaneten. Diese Größe und Zusammensetzung führt zu einer dicken wasserstoffreichen Atmosphäre wie Neptun und möglicherweise zu einem flüssigen Ozean darunter.
Frühere Untersuchungen deuteten darauf hin, dass der Druck auf diesen Welten zu hoch wäre, um das Leben, wie wir es kennen, zu ermöglichen. Aber letztes Jahr, Madhusudhan und Kollegen hat einen Aufsatz veröffentlicht auf dem Mini-Neptun K2-18b. Sie fanden eine Reihe von Bedingungen, unter denen diese Welt tatsächlich bewohnbar sein könnte.
Jetzt haben sie diese frühere Forschung erweitert und die Parameter definiert, unter denen Mini-Neptune Leben ermöglichen könnten.
Hycea-Welten, fanden Madhusudhan und sein Team heraus, können bis zu 2,6-mal so groß wie die Erde und bis zu 10-mal so groß sein wie die Masse der Erde. Sie haben auch einen viel größeren Entfernungsbereich von ihrem Mutterstern, in dem Leben überleben könnte – was wir die bewohnbare Zone nennen. Hycean-Exoplaneten können so nah an ihrem Stern sein, dass die Atmosphärentemperaturen fast 200 Grad Celsius (fast 400 Grad Fahrenheit) erreichen, oder in Entfernungen, in denen ein Gesteinsplanet zu eisig wäre.
„Die Treibhauserwärmung durch molekularen Wasserstoff (H 2 „) ist so beschaffen, dass der Planet sehr weit vom Stern entfernt sein kann und dennoch warme, bewohnbare Bedingungen auf der Oberfläche herrschen“, erklärte Madhusdhan.
„Für eine erdähnliche Atmosphäre hingegen sind die wichtigsten Treibhausgase wie H 2 O und CO 2 gefrieren auf kürzeren Distanzen, wodurch die Oberfläche gefroren und nicht mehr bewohnbar wird.'
Aufgrund dieser großen bewohnbaren Zone gibt es selbst innerhalb der Kategorie der „Hycean“-Planeten eine große Vielfalt.
Welten, die so nah an ihren Sternen sind, dass sie durch Gezeiten blockiert sind und deren eine Seite immer dem Stern zugewandt ist, würden als „dunkle Hycean“-Exoplaneten eingestuft, auf denen Leben nur auf der Nachtseite, abseits von Hitze und Strahlung, überleben könnte. „Kalte Hycean“-Welten wären solche in größeren Entfernungen, wo sie relativ wenig Licht, Wärme und Strahlung erhalten würden.
Die Definition dieser Parameter bedeutet, dass zukünftige Arbeiten die Atmosphären solcher Welten untersuchen können, um zu versuchen, Biosignaturen zu identifizieren – Verbindungen in der Atmosphäre, die Lebenszeichen sein könnten.
Diese beinhalten Ozon , Sauerstoff und Methan, aber auf Hycean-Welten, die nicht so viel Luftsauerstoff haben, könnten andere Verbindungen wie Methylchlorid und Dimethylsulfid auf die Anwesenheit von Leben hinweisen.
„Im Wesentlichen haben wir uns bei der Suche nach diesen verschiedenen molekularen Signaturen auf erdähnliche Planeten konzentriert, was ein vernünftiger Ausgangspunkt ist“, sagte Madhusudhan in einer Pressemitteilung.
„Aber wir glauben, dass Hycean-Planeten eine bessere Chance bieten, mehrere Spuren von Biosignaturen zu finden.“
In ihrer Arbeit stellte das Team einige solcher Biomarker vor, die wir auf Hycean-Welten erwarten könnten. Diese können entdeckt werden, wenn ein Exoplanet zwischen uns und seinem Stern vorbeizieht und bestimmte Lichtwellenlängen im Spektrum durch die Atmosphäre verstärkt oder blockiert werden.
Wo diese Wellenlängen liegen, ist eine chemische Signatur, die uns sagt, welches Element oder welche Verbindung diesen Effekt verursacht.
Da Mini-Neptune eine so dichte Atmosphäre haben, sollte dies einfacher zu bewerkstelligen sein als bei den dünneren Atmosphären von Gesteinsplaneten. Das James-Webb-Weltraumteleskop, das später in diesem Jahr startet, wird diese Aufgabe sehr gut erfüllen können, aber mehrere andere derzeit in Betrieb befindliche Instrumente wären in der Lage, Erkundungsbeobachtungen durchzuführen, um beispielsweise das Vorhandensein von Wasser in einem Mini-Teleskop festzustellen. Neptun-Atmosphäre.
Während wir auf die Zeit für das Teleskop warten, müssen auch noch weitere theoretische Arbeiten durchgeführt werden. Aber es sieht äußerst vielversprechend aus.
„Dies ist ein grundlegend neuer Weg für unsere Suche nach Leben anderswo und verspricht viel Potenzial für die Entdeckung von Leben auf einem Exoplaneten innerhalb weniger Jahre“, sagte Madhusudhan gegenüber Energyeffic.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal .