Bis heute ist in der Wissenschaft noch vieles unbekannt über die Planeten jenseits der Erde. Forscher beschäftigen sich deshalb weiter intensiv mit dem Weltall. Eine entscheidende Thematik dabei ist, ob und inwiefern es Leben im All gibt.

Dabei sehen Astronomen Planeten nunmehr mit anderen Augen. Einen Fehler wollen sie in der Wissenschaft künftig nicht mehr machen.

Wissenschaft: Astronomen sehen Planeten nun anders und wollen einen Fehler nicht mehr machen

Bei der Forschung nach möglichem Leben auf anderen Planeten spielt die Existenz von Sauerstoff eine wichtige Rolle. Gibt es dort Sauerstoff, liefert dies einen möglichen Hinweis auf die Existenz dortiger Lebewesen.

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Eine aktuelle Studie von Joshua Krissansen-Totton und seinem Team von der University of California in Santa Cruz zeigt jedoch, dass Sauerstoff auch auf leblosen erdartigen Planeten um sonnenähnliche Sterne entstehen könnte, wie „Grenzwissenschaft-Aktuell“ berichtet.

Daher wollen sich die Forscher künftig nicht mehr nur auf die Existenz von Sauerstoff konzentrieren. „Unsere Studie zeigt nun, wie wichtig es ist, auch den restlichen planetaren Kontext zu verstehen. Wir müssen auch die anderen Moleküle kennen, die zusätzlich zu Sauerstoff in diesen Atmosphären gefunden werden oder auch nicht“, sagt Krissansen-Totton.

Dafür sind Teleskope erforderlich, die ein breites Spektrum unterschiedlicher Wellenlängen abdecken können, um so verschiedene Moleküle in einer Planetenatmosphäre aufspüren zu können.

Wissenschaft: Forscher gelingt überraschende Erkenntnis

Die aktuellen Studien erfolgten auf Grundlage detaillierter Computermodelle zur Evolution erdartiger Felsplaneten – angefangen als aufgeschmolzene Welten durch Jahrmilliarden der Abkühlung und geochemischer Kreisläufe hinweg. Was die Astronomen dabei herausfanden, sorgt für große Überraschung:

„Sauerstoff kann beispielsweise in einer Planetenatmosphäre dadurch entstehen, dass ultraviolettes Licht Wassermoleküle in den oberen Atmosphärenschichten in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet“, so die Forscher. Weiter sagen sie: „Während der leichtere Wasserstoff meist ins All entschwindet, bleibt der Sauerstoff zurück. Andere Prozesse können wiederum vorhandenen Sauerstoff aus einer Atmosphäre entfernen. Kohlenmonoxid und Wasserstoff, die aus schmelzendem Gestein ausgasen, reagieren mit Sauerstoff und auch die Verwitterung von Gestein nimmt Sauerstoff auf.“

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„Ohne Leben würde es in der Erdatmosphäre keinen Sauerstoff geben“

Außerdem wird klar, dass die Modelle auch biogenen Sauerstoff als solchen korrekt herausstellen können, sofern alle notwendigen Informationen vorliegen und in Betracht gezogen werden. „Wenn wir die Modelle mit der Erde und dem vermuteten Ausgangsinventar an flüchtigen Elementen laufen lassen, so ergibt sich immer wieder das gleiche Ergebnis: Ohne Leben würde es in der Erdatmosphäre keinen Sauerstoff geben“, heißt es.

Zugleich gebe es aber auch viele andere Beispiele für Sauerstoff ohne vorhandenes Leben: „So kann ein erdartiger Planet beispielsweise mit deutlich mehr Wasser beginnen als unsere Erde und sich dadurch zu einer Wasserwelt mit sehr tiefen Ozeanen entwickeln. Das verursacht einen enorm hohen Druck auf die Planetenkruste und schließt dadurch regelrecht geologische Aktivitäten ab, darunter auch die Oberflächenverwitterung von Gesteinen, durch die Sauerstoff aus einer Atmosphäre entfernt werden können“, sagen die Astronomen.

„Umgekehrt kann ein Planet mit vergleichsweise geringen Mengen an Wasser beginnen, seine einst geschmolzene Magmaoberfläche vergleichsweise schnell abkühlen und gefrieren, während das Wasser in der Atmosphäre verbleibt. Eine solche ‘Gas-Atmosphäre” würde genügend Wasser in die oberen Atmosphärenschichten transportieren, um hier nach dessen Aufspaltung die Ansammlung von Sauerstoff zu ermöglichen, während der Wasserstoff ins All entflieht.“

Zudem stellten die Forscher fest, dass die Magmaoberfläche sich simultan mit dem vorhandenen Wasser verfestigt. So bilden sich durch Kondensation Oberflächenozeane. Sie erklären: „Nachdem Wasser auf den Oberflächen kondensiert war, blieb dessen Verflüchtigungsrate auf der Erde gering. Hält man aber eine Dampf-Atmosphäre aufrecht, nachdem sich die eins geschmolzene Oberfläche abgekühlt hatte, so verbleibt über Jahrmillionen hinweg ein Zeitfenster, innerhalb dessen sich Sauerstoff in der Atmosphäre auch ohne Leben ansammeln kann.“

In einem weiteren geologischen Szenario beginnt ein sonst erdartiger Planet mit einem größeren Mengenverhältnis von Kohlendioxid zu Wasser als auf der jungen Erde: „Das führt dann zu einem unaufhaltsamen Treibhauseffekt, durch den es auf dem Planeten zu heiß wird, als dass Wasser aus der Atmosphäre auf die Planetenoberfläche auskondensieren kann. In einem solchen ‘Venus-artigen’ Szenario verflüchtigen sich die meisten flüchtigen Stoffe und nur wenige verbleiben im Planetenmantel, woraus sie ausgasen und Sauerstoff aufnehmen könnten “, so Krissansen-Totton. (nk)