Ist die "Transit-Methode" zur Entdeckung von Exoplaneten mit Potential für Leben gut genug?
Die Zahl der von den diversen Teleskopen im All und auf der Erde entdeckten Exo-Planeten nimmt ja ständig zu, weil einige speziell dafür konzipiert wurden. Die beiden gängigen Methoden Transit und Rot-Verschiebung nach Doppler sind recht zuverlässig und die These, dass im Grunde alle Sterne Planeten haben (müssen), wird immer plausibler.
Daneben wird das noch im Bau befindliche ELT der ESA versuchen, in den Atmosphären solcher Exoplaneten bei der Transitmethode Spuren signifikaner Schlüssel-Elemente zu finden, die überwiegend nur durch biologische Prozesse gebildet werden, wie z.B. freier Sauerstoff, Methan und CO2. In dem Momemt, wenn der Planet die leuchtende "Scheibe" seines Sterns berührt und der durch seine Atmosphäre scheint, kann man diesen kurzen Moment nutzen, um das veränderte Licht spektroskopisch zu analysieren.
Wenn man die etablierte Theorie über die Grundvoraussetzungen der Entstehung von Leben wie bei uns damit abgleicht, gibt es m.E. ein paar Fragestellungen, ob es überhaupt möglich ist, vergleichsweise "winzige" Gesteinsplaneten einer ziemlich leuchtschwachen, aber daher langlebigen Sonne vom Typ G (wie unsere) mit dieser Methode zu entdecken. Wenn Astronomen annehmen, dass sie visuell nur bis ca. 50 Lichtjahre zu sehen ist, können wir im Umkehrschluß dann vergleichbare Sterne (und ggf. zufällig in Sichtebene vorbeiziehende, etwa erdgroße Planeten) entdecken?
Zwar gibt es Kepler-452b und etliche andere, die man auf die Liste poentiell bewohnbarer Planeten gesetzt hat, aber die sind mit der anderen Methode entdeckt worden, die keine Atmosphären-Analyse ermöglicht. Und die wenigstens sind wiederum vom Typ G.
Auch wenn JWST und alle anderen Teleskope viel lichtstärker als unsere Augen sind, so sind doch diese winzigen Lichtveränderungen der Transitmethode bei deutlich kleineren Planeten als die "dicken" Gasriesen so fragil, dass es an ein Wunder grenzen würde, daraus noch die vorgenannten Spuren bei den kurzen Augenblicken zu erkennen.
4 Antworten
ob es überhaupt möglich ist, vergleichsweise "winzige" Gesteinsplaneten einer ziemlich leuchtschwachen, aber daher langlebigen Sonne vom Typ G (wie unsere) mit dieser Methode zu entdecken.
Planeten in der habitablen Zone von G Sternen zu finden ist noch eine sehr große Herausforderung.
Bisher hat man so gut wie keine kleinen Planeten mit solch einem hohen Abstand zum Stern gefunden. Im folgenden Plot habe ich alle Daten aus dem NASA Exoplanet Archive aufgetragen:
Die Erde wäre natürlich bei 1 Erdmasse und 1 astronomischen Einheit Abstand (also 10^0). Wie du hier deutlich sehen kannst, wurden diese bisher kaum entdeckt und noch gar keine durch die Transitmethode. Das ist der Tatsache geschuldet, dass die Wahrscheinlichkeit für einen Transit aus Sicht der Erde mit dem Abstand stark abnimmt. Mit der Transitmethode werden hauptsächlich Planeten mit sehr geringem Abstand zum Stern gefunden. Einige davon befinden sich zwar in der habitablen Zone, allerdings dann um rote Zwerge.
Rote Zwerge sind zwar deutlich langlebiger als Typ G Sterne, Leben um einen roten Zwerg könnte es aber aus den folgenden Gründen deutlich schwerer haben sich zu entwickeln:
- Die Planeten sind tidally locked (also die gleiche Seite zeigt immer zum Stern), was zu extremen Temperaturunterschieden zwischen der Tag- und der Nachtseite führt.
- es wirken auch starke Gezeitenkräfte auf den Planeten, was zu vielen Vulkanen führt, somit ist die Oberfläche des Planeten nicht so stabil.
- rote Zwerge haben starke Sternenwinde und flares, welche die Atmosphäre oder die Lebensformen zerstören könnten
- sie geben hauptsächlich Strahlung im Infraroten ab, also müssten Organismen eine Alternative für die Photosynthese entwickeln, um die Energie für sich nutzen zu können
Man geht davon aus, dass über 50% (den genauen Wert weiß ich gerade leider nicht auswendig, irgendwas zwischen 50% und 80%) aller roten Zwerge Gesteinsplaneten in der habitablen Zone besitzen.
Einer der interessantesten Kandidaten aktuell ist K2-18b, dort gibt es wahrscheinlich einen Ozean unter einer wasserstoffreichen Atmosphäre. JWST konnte zudem CO2, Methan und evtl. den Biomarker Dimethyl sulfide (DMS) nachweisen. Die Datenlage ist dazu aber noch nicht so gut und es müssen nachfolgende Messungen abgewartet werden. (Madhusudhan, Nikku et al. (Oct. 2023). “Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere”.)
Mal eine laienhafte Verständnisfrage. Wenn man solche potentiell bewohnbaren Planeten entdeckt, gibt es meines Wissens keinerlei Möglichkeit, das womöglich dort vorhandene Leben nachzuweisen. Warum sucht man dann solche Planeten?
Hallo Tannibi
danke für die Antwort ! Mich selber halte ich in diesem Bereich nicht für einen "blutigen Laien", habe ich doch Mathematik, Physik und einiges an Kosmologie studiert. Mit der "Transitmethode" kann man zwar einige Exoplaneten entdecken, deren Umlauf-Ebene zufällig mal auch unsere Beobachtungsinstrumente trifft. Auch bei einer Beobachtung ist es dann aber erst mal eine weitere große Arbeit, auch noch etwas über die dortige Chemie (und eventuell gar Biologie) herauszufinden.
Meiner Ansicht nach stehen wir also bestimmt noch sehr weit davor, irgendwie sowas wie "Leben auf Exoplaneten" wirklich nachweisen zu können.
Genau das ist die Erdatmosphäre. Sie enthält den "Restsauerstoff", der nicht mit anderen Elementen reagiert hat. Und das Level ist seit Jahrmillionen immer ziemlich gleichbleibend, bei über 20%. Denn belebte Planeten müssen auch immer über eine Plattentektonik - und damit über Vulkane - verfügen, die regelmäßig neues Material in die Atmosphäre spucken, das mit vorhandenem Sauerstoff reagiert. Ohne regelmäßigen Nachschub würde das Level des freien Sauerstoffs in der Atmosphäre also allmählich sinken. Und das ließe sich nachweisen.
Es ist kein eindeutiger Beweis aber ein Indiz.
Im Sonnensystem enhtält zB die Atmosphäre des Merkur Sauerstoff (42%), die Mars Atmosphäre sehr gering, sowie die Atmophären von Io Ganymed und Europa.
Es wurden auch andere Möglichkeiten postuliert die Sauerstoff erzeugen können
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq5411
In der Atmosphäre des Planeten Kelt-9b wurde ebenfalls Sauerstoff nachgewiesen was aber nicht verwunderlich ist, da bei den 4000°C an der Oberfläche Wasser pyrolisiert wird.
Planeten sind dynamische Himmelskörper, die ständigen Veränderungen unterliegen. Glaub mir; da passiert immer was. Und wenn es nur Asteroideneinschläge sind. Selbst die Erde sammelt ohne Asteroideneinschläge jedes Jahr schon um die 15.000-30.000 Tonnen kosmischen Staubes ein
Kein Beweis für außerirdisches Leben - aber dafür, dass immer Veränderung stattfindet. Nichts bleibt ewig stabil, auch die Zusammensetzung planetarer Atmosphären nicht. Und wie schon gesagt - allein durch das Einsammeln kosmischen Staubes kommt immer genug "Materienachschub", mit dem Sauerstoff reagieren kann, damit ohne regelmäßige Erneuerung der Sauerstoffgehalt einer Atmosphäre auf Dauer sinken würde.
es geht darum, die frage zu beantworten, ob wir wirklich die einzigen im universum sind oder ob leben wie bei uns relativ häufig sein kann.
Diese ganzen "erdähnlichen" Planeten oder Planeten in habitablen Zonen dienen m. E. nur dazu aufzuzeigen, dass dort im Prinzip Leben möglich wäre.
Die Erde hat aus astronomischer Sicht eine sehr lange Phase mit stabile Bedingungen gehabt. Und wir leben nicht einfach nur in der habitablen Zone unseres Sonnensystems, wir leben auch noch genau am richtigen Fleck: 10% weiter draußen und die Erde wäre weiter zugefroren, 10% weiter drinnen und wir hätten extreme Stürme und Winde auf Erden. Wie weit wir hier vom optimalen Parameter abweichen dürften, damit noch überhaupt Leben oder gar höheres Leben entwickeln kann, ist erstaunlich gering.
Meine persönliche Befürchtung lautet, dass es so viele Vorbedingungen (mehr als nur einen Gesteinsplaneten in der habitablen Zone) geben muss, damit höheres Leben entsteht, dass wir vermutlich doch allein im Weltall sind.
Es gibt halt viele Dinge die wir als Menschen kaum erfassen können, weil wir uns zum Leben auf unserem Planeten entwickelt haben und zum ÜBERleben das nicht brauchten. Das heißt aber nicht unbedingt, dass es das nicht gibt.
Was der Mensch vorallem ganz schlecht kann: Große Zahlen (von Unendlich gar nicht zu reden) abzuschätzen. Und die schon sehr zahlreichen Planeten heißen aufgrund der ebenso großen Anzahl an Vorbedingungen halt nicht automatisch, dass es auf auch nur einen weiteren Planeten höheres Leben geben muss.
Es geht doch nicht immer um einzelne Planeten, sondern um die Wahrscheinlichkeit von möglichem Leben auf anderen Planeten abzuschätzen. Je mehr Planeten man entdeckt, desto wahrscheinlichen ist es, dass irgendwo auch noch Leben existiert. Vor 50 Jahren wusste man noch nicht mal, dass es woanders als im Sonnensystem überhaupt Planeten gibt.
je mehr Planeten man entdeckt, desto wahrscheinlichen ist es, dass irgendwo auch noch Leben existiert
Jein, das hatte ich oben gerade versucht klar zu stellen: Es gibt eine seeehr lange Liste an Vorbedingungen, dass sich (höheres) Leben auf einem Planeten entwickelt. Meines Erachtens ist dies eine sehr starke Einschränkung, gegen die kaum mit einer "großen Zahl" anzukommen ist. Das Weltall ist kein Würfelbecher! Es laufen Prozesse in eine Richtung ab, es werden Vorbedingungen geschaffen, die nicht mehr "alles Mögliche ermöglichen", sondern die nur noch eine immer kleinere Auswahl an Ereignissen zulassen. Und für Leben braucht es, wie schon gesagt, eine seeehr lange Ereigniskette.
Kurzes Rechenbeispiel:
Angenommen Du bauchst 10 hoch 10 Bedingungen, damit Leben so wie wir es kennen entstehen kann.
Je mehr Planeten Du entdeckst, desto mehr Planeten werden sich aller Wahrscheinlichkeit nach, für Leben eignen.
Wenn Du 10 hoch 10 Planeten entdeckst, dann ist wahrscheinlich Einer für Leben geeignet. wenn Du 10 hoch 20 Planeten entdeckst, sind es wahrscheinlich viel mehr.
Ja. Siehe meinen Kommentar auf die Antwort von @Tannibi.
Weil man Leben nachweisen kann! Man kann nämlich (etwa mit James Webb) die Atmosphären der Planeten spektrographisch untersuchen, wenn sie vor ihrem Stern vorbeiziehen. Und das Vorhandensein von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre wäre zum Beispiel ein deutliches Indiz dafür, dass eine Welt belebt ist. Denn Sauerstoff ist ein sehr reaktionsfreudiges Element, das fast nur in Verbindungen vorkommt. Ist es aber in mplekularer Form nachweisbaren Größenordungen in einer Atmosphäre vorhanden, bedeutet dass, dass es regelmäßig und stetig neu freigesetzt wird - und der einzige uns bekannte natürliche Prozess, bei dem molekularer Sauerstoff entsteht, ist die Photosynthese. Photosynthese wird aber (ebenfalls nach unserem bisherigen Kenntnisstand) nur von Algen und Pflanzen betrieben - ist also ein eindeutiger Beweis für Leben.