Die Geheimnisse ferner Planeten entschlüsseln: Der prähistorische Hinweis zur Entdeckung lebensfähiger Exoplaneten

von Klaus Müller
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Exoplanet Habitability

Astronomen der Cornell University haben postuliert, dass die atmosphärische Dynamik des Dinosaurierzeitalters der Erde bei der Identifizierung bewohnbarer Planeten außerhalb unseres Sonnensystems hilfreich sein könnte. Ihre Forschungen deuten darauf hin, dass während der Jurazeit das Vorhandensein von lebenswichtigen Molekülen wie Sauerstoff und Methan in der Erdatmosphäre stärker aufgefallen wäre, was ein eindeutigeres Modell für die Lokalisierung von Planeten bietet, die Leben beherbergen könnten. Dieser neuartige Ansatz ermöglicht es Forschern, sich auf die Suche nach fortgeschrittenen Lebensformen anderswo im Universum zu konzentrieren, indem sie die historischen Transmissionsspektren der Erde als Referenz verwenden.

Während die Herrschaft der Dinosaurier auf der Erde kein gutes Ende nahm, stellt die atmosphärische „Lichtsignatur“ aus ihrer Zeit laut Astronomen der Cornell University eine entscheidende Komponente für die Suche nach Leben auf Planeten dar, die ferne Sterne umkreisen.

Ihre Studie, die die letzten 540 Millionen Jahre der Erdentwicklung umfasst, die als Phanerozoikum bekannt sind, legt nahe, dass die Teleskoptechnologie besser geeignet wäre, potenzielle, auf Leben hinweisende chemische Zeichen in der Atmosphäre eines Exoplaneten zu erkennen, der eher die Ära der Dinosaurier widerspiegelt als die heutige Erde.

Ihre Modelle zeigten, dass die Kombination von Biosignaturen – insbesondere Sauerstoff gepaart mit Methan und Ozon mit Methan – in einem Zeitraum vor 100 bis 300 Millionen Jahren, als der Sauerstoffgehalt der Erde höher war, stärker ausgeprägt war. Die Forschung replizierte die Transmissionsspektren oder das charakteristische Muster der Lichtabsorption durch eine Atmosphäre, was Wissenschaftlern hilft, ihre Zusammensetzung zu bestimmen, indem sie beobachten, wie es verschiedene Farben des Sternenlichts absorbiert und durchfiltert.

Atmosphärische Entwicklung und ihre Signaturen im Laufe der Zeit

„Die Lichtsignatur der heutigen Erde war der Standard für die Erkennung von Planeten mit Potenzial für die Besiedlung. Doch es gab eine Zeit, in der diese Signatur deutlicher war und klarere Beweise für Leben lieferte“, sagte Lisa Kaltenegger, Direktorin des Carl Sagan Institute (CSI) und außerordentliche Professorin für Astronomie. Sie äußert sich optimistisch, dass dies die Erkennung von Lebenszeichen, möglicherweise sogar komplexen Organismen, im riesigen Universum etwas einfacher machen könnte.

Kaltenegger hat zusammen mit Rebecca Payne, einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin am CSI und Hauptautorin der Studie mit dem Titel „Oxygen Bounty for Earth-like Exoplanets: Spectra of Earth Through the Phanerozoic“, veröffentlicht in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, beschrieb detailliert diesen bedeutenden Zeitraum, in dem Landpflanzen, Tiere und Dinosaurier aufkamen.

Mithilfe von Daten aus zwei angesehenen Klimamodellen, GEOCARB und COPSE, projizierten sie die Zusammensetzung der Erdatmosphäre und die daraus resultierenden Transmissionsspektren über fünf separate 100-Millionen-Jahres-Intervalle des Phanerozoikums. Diese Zeiträume markierten wesentliche Veränderungen, darunter die Diversifizierung der Meeresbiosphären, die Ausbreitung von Wäldern und die Entwicklung von Landökosystemen, die alle tiefgreifende Auswirkungen auf die atmosphärische Konzentration von Sauerstoff und anderen Gasen hatten.

„Es deckt nur die letzten 12% der Erdgeschichte ab, aber es umfasst fast die gesamte Zeit, in der das Leben komplexer war als einfache Schwämme“, bemerkte Payne. „Das sind die Lichtsignaturen, nach denen wir auf anderen Planeten suchen würden, wenn wir nach Lebensformen suchen würden, die weiter fortgeschritten sind als einzellige Organismen.“

Die Relevanz für die Suche nach Exoplaneten

Während Exoplaneten möglicherweise ähnliche Entwicklungspfade durchlaufen oder auch nicht, vervollständigen die Modelle von Payne und Kaltenegger das fehlende Glied dessen, was eine Teleskopbeobachtung im Phanerozoikum-Stil offenbaren würde, und schaffen neue Paradigmen für lebensbeherbergende Planeten mit unterschiedlichen Gehalten an atmosphärischem Sauerstoff.

Kaltenegger war führend bei der Konstruktion von Modellen, die vorhersagen, was Beobachter aus der Ferne sehen würden, wenn sie die Erde mit ihren geologischen, klimatischen und atmosphärischen Veränderungen betrachten würden – was sie als unsere „Grundwahrheit“ bei der Suche nach Anzeichen von Leben jenseits der Erde bezeichnet .

Bisher wurden rund 35 terrestrische Exoplaneten in Zonen lokalisiert, die aufgrund der Möglichkeit von flüssigem Wasser als bewohnbar gelten. Während die Analyse der Atmosphäre eines Exoplaneten – sofern es einen gibt – die Grenze der Fähigkeiten des James Webb-Weltraumteleskops der NASA darstellt, ist sie zu einer machbaren Aufgabe geworden. Die Wissenschaftler betonen jedoch, wie wichtig es ist, zu wissen, wonach man suchen muss. Ihre Forschung identifiziert Planeten, die der Erde aus dem Phanerozoikum ähneln, als die wahrscheinlichsten Orte für die Entdeckung von Leben im Universum.

Ihre Modelle schlagen auch die theoretische Möglichkeit vor, dass, wenn sich herausstellt, dass ein lebenserhaltender Exoplanet eine sauerstoffreiche 30%-Atmosphäre besitzt, seine Lebensformen möglicherweise nicht auf Mikroben beschränkt sind, sondern auch Lebewesen umfassen könnten, die so vielfältig und riesig sind wie die Dinosaurier der Vergangenheit der Erde.

„Wenn es solche Lebensformen gibt“, sagt Payne, „ermöglicht uns diese Art der Analyse herauszufinden, wo sie gedeihen könnten.“

Unabhängig von der Anwesenheit von Dinosauriern bestätigt die Studie, dass die Lichtsignatur eines solchen Planeten aus großer Entfernung deutlicher wäre als die unserer heutigen Erde.

Kaltenegger hofft, Planeten mit einem höheren Sauerstoffgehalt als derzeit auf der Erde zu finden, da dies den Prozess der Lebenssuche vereinfachen würde. „Und vielleicht“, sinniert sie, „gibt es da draußen noch andere Formen von Dinosauriern, die darauf warten, entdeckt zu werden.“

Die Studie schreibt den Erfolg der Forschung der Unterstützung des Carl Sagan Institute und der Brinson Foundation zu.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zur Bewohnbarkeit von Exoplaneten

Wie hängen die atmosphärischen Bedingungen der Dinosaurierzeit mit der Entdeckung von Exoplaneten zusammen?

Astronomen der Cornell University haben herausgefunden, dass die atmosphärischen Bedingungen aus der Zeit der Dinosaurier eine bessere Vorlage für die Erkennung von Lebenszeichen auf Exoplaneten bieten könnten. Die höhere Nachweisbarkeit von Biosignaturen wie Sauerstoff und Methan in dieser Ära könnte Wissenschaftlern dabei helfen, ihre Suche nach bewohnbaren Welten zu verfeinern.

Können wir die Vergangenheit der Erde nutzen, um Leben auf anderen Planeten zu entdecken?

Ja, durch die Modellierung der historischen Transmissionsspektren der Erde – ihres „Lichtfingerabdrucks“ – können Wissenschaftler diese als Referenz nutzen, um die Suche nach Biosignaturen, die Indikatoren für Leben sind, auf entfernten Exoplaneten zu verbessern.

Was macht das Phanerozoikum für die Suche nach außerirdischem Leben von Bedeutung?

Im Phanerozoikum, das die letzten 540 Millionen Jahre der Erdgeschichte umfasst, wurde das Leben auf unserem Planeten komplexer. Es bietet Astronomen eine wertvolle Zeit, um ähnliche Bedingungen auf Exoplaneten zu modellieren und zu suchen, die komplexe Lebensformen beherbergen könnten.

Nach welchen Biosignaturpaaren suchen Wissenschaftler auf Exoplaneten?

Wissenschaftler interessieren sich insbesondere für die Biosignaturpaare Sauerstoff und Methan sowie Ozon und Methan. Diese waren im Zeitalter der Dinosaurier stärker, als der Sauerstoffgehalt höher war, was dazu führen könnte, dass solche Lebenszeichen auf Exoplaneten besser erkennbar sind.

Welche Implikationen haben diese Erkenntnisse für zukünftige Teleskopbeobachtungen?

Die Ergebnisse schaffen neue Vorlagen für die Identifizierung bewohnbarer Planeten, indem sie darauf hinweisen, dass erdähnliche Planeten im Phanerozoikum möglicherweise die vielversprechendsten Ziele sind. Diese Vorlagen werden zukünftige Teleskopbeobachtungen, einschließlich derjenigen des James Webb-Weltraumteleskops, bei der Suche nach Leben leiten.

Gibt es derzeit Exoplaneten, die als potenziell bewohnbar gelten?

Etwa 35 felsige Exoplaneten wurden in bewohnbaren Zonen entdeckt, in denen flüssiges Wasser und damit Leben, wie wir es kennen, existieren könnte. Diese Planeten stehen im Mittelpunkt weiterer atmosphärischer Analysen zur Suche nach Lebenszeichen.

Mehr über die Bewohnbarkeit von Exoplaneten

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5 Kommentare

Mark Lee November 6, 2023 - 12:32 am

Sie sagen uns also, dass Dinosaurier der Schlüssel zu neuem Leben sein könnten? Das ist ja ein cooles Konzept, Dinos helfen uns von jenseits des Grabes, haha

Antwort
Alex Reyes November 6, 2023 - 6:58 am

Die Forschung klingt vielversprechend, aber wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass wir tatsächlich Planeten mit erdähnlichen Bedingungen finden, scheint eine Suche nach der Nadel im Heuhaufen zu sein

Antwort
Emily Johnson November 6, 2023 - 9:50 am

Ich habe über diese Studie gelesen, sie ist faszinierend, aber ich bin etwas skeptisch. Woher wissen wir, dass in einer weit entfernten Galaxie die gleichen Regeln gelten?

Antwort
Sarah Connor November 6, 2023 - 6:13 pm

Ich muss es lieben, dass die Wissenschaft solche Fortschritte macht, aber es gibt so viel, was wir über unseren eigenen Planeten immer noch nicht verstehen. geschweige denn solche, die Millionen Lichtjahre entfernt sind

Antwort
John Smith November 6, 2023 - 7:19 pm

Wow, gerade wenn man denkt, man hätte alles gesehen, könnte die Vergangenheit unseres eigenen Planeten dabei helfen, anderswo Leben zu finden, das ist überwältigend!

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