Eine neue Analyse bekannter Exoplaneten hat ergeben, dass erdähnliche Bedingungen auf potenziell bewohnbaren Planeten seltener vorkommen könnten als bislang vermutet. Die Studie konzentriert sich auf die Bedingungen, die für die Entwicklung der oxygenen Photosynthese auf einem Planeten erforderlich wären, was komplexe Biosphären wie auf der Erde ermöglichen würde. Die Studie wurde am 23. Juni 2021 in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.
Die Anzahl der bestätigten Planeten in unserer eigenen Milchstraßen-Galaxie geht mittlerweile in die Tausende. Planeten die sowohl erdähnlich sind als auch in der habitablen Zone liegen (der Region um einen Stern, wo die Temperatur genau richtig für flüssiges Wasser auf der Oberfläche ist), sind allerdings viel seltener.
Im Moment ist nur eine Handvoll solcher potenziell bewohnbarer Gesteinsplaneten bekannt. Die neue Studie deutet jedoch darauf hin, dass keiner davon die theoretischen Bedingungen aufweist, um eine erdähnliche Biosphäre für die oxygene Photosynthese aufrechtzuerhalten. Das ist der Mechanismus, den Pflanzen auf der Erde nutzen, um Licht und Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff und Nährstoffe umzuwandeln.
Nur einer dieser Planeten ist nah daran, die für die Aufrechterhaltung einer großen Biosphäre notwendige stellare Strahlung zu erhalten: Kepler-442b. Das ist ein Gesteinsplanet mit etwa zwei Erdmassen, der einen rund 1.200 Lichtjahre entfernten Stern umkreist.
Die Studie betrachtete detailliert, wie viel Energie ein Planet von seinem Zentralstern empfängt, und ob lebende Organismen imstande sein würden, mittels oxygener Photosynthese effizient Nährstoffe und molekularen Sauerstoff zu produzieren – beides grundlegende Elemente für komplexes Leben wie wir es kennen.
Durch Berechnungen der Menge an photosynthetisch aktiver Strahlung, die ein Planet von seinem Stern erhält, stellte das Team fest, dass Sterne mit etwa der halben Oberflächentemperatur unserer Sonne keine erdähnlichen Biosphären aufrechterhalten können, weil sie nicht genug Energie im richtigen Wellenlängenbereich liefern. Oxygene Photosynthese wäre trotzdem möglich, aber solche Planeten könnten keine reichhaltige Biosphäre entwickeln.
Planeten um noch kühlere Sterne (sogenannte rote Zwergsterne), die nur etwa ein Drittel der Temperatur unserer Sonne aufweisen, konnten nicht genug Energie zur Aktivierung der Photosynthese erhalten. Sterne, die heißer als unsere Sonne sind, sind viel heller und emittieren bis zu zehnmal mehr Strahlung in dem für die effektive Photosynthese notwendigen Bereich als rote Zwergsterne. Allerdings existieren sie normalerweise nicht lange genug für die Entwicklung komplexen Lebens.
“Weil rote Zwergsterne der mit Abstand häufigste Sterntyp in unserer Galaxie sind, spricht dieses Ergebnis dafür, dass erdähnliche Bedingungen auf anderen Planeten seltener sein könnten, als wir vielleicht hoffen”, sagte Professor Giovanni Covone von der Universität Neapel, der Hauptautor der Studie. “Diese Studie setzt dem Parameterraum für komplexes Leben enge Grenzen. Unglücklicherweise scheint es so, dass das Ideal zur Entwicklung einer reichhaltigen, erdähnlichen Biosphäre nicht so breit ist.”
Zukünftige Missionen wie das James Webb Space Telescope (JWST), das noch dieses Jahr starten soll, werden die Empfindlichkeit besitzen, um ferne Welten um andere Sterne zu beobachten und neues Licht darauf zu werfen, was ein Planet für die Entwicklung von Leben tatsächlich mitbringen muss.
(THK)
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