Jason Mason
Astronomen haben vor einigen Wochen angekündigt, dass sie die vielversprechendsten Hinweise auf potenzielles Leben auf einem Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt haben, obwohl andere Wissenschaftler wie immer Skepsis äußerten. In wissenschaftlichen Kreisen gibt es eine laufende Diskussion darüber, ob der Planet K2-18b, der sich 124 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Löwe befindet, eine Ozeanwelt sein könnte, die in der Lage ist, Leben in Form von Mikroben zu beherbergen.
Ein britisch-US-amerikanisches Forscherteam hat mit dem James-Webb-Weltraumteleskop Anzeichen von zwei Chemikalien in der Atmosphäre des Planeten entdeckt, die man als Biosignaturen werten kann, die auf außerirdisches Leben wie Plankton hinweisen. Die Implikationen könnten für die Wissenschaft jedoch enorm sein, denn es sind Hinweise auf mögliche biologische Aktivität außerhalb des Sonnensystems.
K2-18b hat mehr als das Achtfache der Erdmasse und ist 2,5-mal so groß. Er ist ein seltener Exoplanet, der seinen Stern in einer bewohnbaren Zone umkreist. Das bedeutet, dass es weder zu heiß noch zu kalt ist, um flüssiges Wasser und somit Ozeane zu haben. Im Jahr 2023 entdeckte das Webb-Teleskop Methan und Kohlendioxid in der Atmosphäre von K2-18b, und es war das erste Mal, dass solche kohlenstoffbasierten Moleküle auf einem Exoplaneten in einer bewohnbaren Zone nachgewiesen wurden.
Die Astrobiologie hat in den letzten Jahrzehnten eine aufregende neue Phase betreten. Seit den 1990er Jahren, mit einer Beschleunigung in den letzten Jahren, haben Forscher begonnen, die Existenz von Exoplaneten zu bestätigen. Wir wissen jetzt, dass Planeten in anderen Sonnensystemen häufig sind und viele die richtigen Bedingungen haben könnten, um biologisches Leben zu ermöglichen. Studien haben auch völlig neue Klassen von Planeten offenbart, von deren Existenz wir bislang keine Ahnung hatten.
Sogenannte Hycean-Planeten sind in unserem Sonnensystem unbekannt und möglicherweise einige der seltsamsten Planeten, die bisher entdeckt wurden. Sie könnten Welten mit Meeren und wasserstoffreichen Atmosphären sein und sind daher vielversprechende Kandidaten für die Entdeckung von Biosignaturen. Wenn die Beweise standhalten, würde dies bedeuten, dass eine Welt, die mehr als 100 Lichtjahre entfernt ist, eine Substanz beherbergt, die auf der Erde nur aufgrund von Pflanzen und Mikroben existiert.
Die Konzentration der besagten Chemikalie, die auf K2-18b beobachtet wurde, scheint jedoch tausendmal stärker zu sein als die Werte auf der Erde, was noch mehr auf einen biologischen Ursprung hindeutet, sagten Forscher. Sie sind zuversichtlich und viele Astronomen suchen nach außerirdischem Leben lediglich in Form von Mikroben, doch nicht in Form von intelligentem außerirdischem Leben. Experten schätzten, dass es nur 16 bis 24 weitere Stunden Beobachtungszeit mit dem Webb-Teleskop benötigen würde, um ihre Ergebnisse zu bestätigen, was in den nächsten Jahren geschehen könnte. Einige sind relativ optimistisch und meinen, dass alle vorhandenen Daten darauf hinweisen, dass es eine Ozeanwelt ist, der voller Leben ist. Dieses Szenario passt am besten zu den bereits vorliegenden Daten.
Bis jetzt wurden Tausende von Exoplaneten entdeckt, von denen einige als potenzielle Kandidaten für Leben betrachtet werden. Nächstgelegene Exoplaneten, die sich in der Nähe unseres Sonnensystems befinden, sind zum Beispiel Proxima Centauri B oder Gliese 667. Gliese 667Cc liegt nur 22 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist mindestens 4,5-mal so massereich wie die Erde. Kepler-22b liegt rund 600 Lichtjahre entfernt. Um den Stern TRAPPIST-1 kreisen die erdähnlichsten Planeten, die jemals in der habitablen Zone eines einzelnen Sterns entdeckt wurden. Dieses Planetensystem besteht aus sieben Welten.
Das Wasser auf den meisten dieser Planeten ist wahrscheinlich früh in der Entstehung des Systems verdampft. Eine Studie aus dem Jahr 2018 ergab jedoch, dass einige dieser Planeten mehr Wasser besitzen könnten als die Ozeane der Erde. Eine der Welten, genannt TRAPPIST-1e, wird als die wahrscheinlichste Welt angesehen, die Leben beherbergen könnte.
Doch auch verschiedene Monde unseres eigenen Sonnensystems gelten als mögliche Kandidaten für Leben. In erster Linie der Jupitermond Europa. Er hat einen unterirdischen Ozean unter seiner dicken Eisschicht und macht ihn zu einem Ziel für Weltraummissionen für die Entdeckung von Leben im Jupiter-System. Ein weiterer Kandidat ist Titan, der größte Mond des Saturn. Obwohl die Bedingungen extrem kalt und die Oberfläche unwirtlich erscheint, besteht die Möglichkeit, dass dort eine exotische methanbasierte Biochemie existiert. Enceladus, ein weiterer Mond des Saturn, zeigt ebenfalls Anzeichen für Leben und zwar aufgrund seiner geothermischen Aktivität, des Wasserdampfs und potenzieller unterirdischer Ozeane, die durch Gezeitenkräfte erhitzt werden.
Darüber hinaus hat Ganymed, der größte Mond im Sonnensystem, ein eigenes Magnetfeld und es wird vermutet, dass er einen Ozean unter seiner Oberfläche hat, was ihn zu einem weiteren möglichen Standort für Leben macht. Ganymed ist größer als der Planet Merkur und hat ein eigenes Magnetfeld. Während diese Monde vielversprechend sind, ist die Suche nach Leben auf ihnen im Gange. Missionen wie die Europa Clipper, die für 2030 geplant ist, und die Dragonfly-Mission, die 2027 starten soll, zielen darauf ab, diese Monde näher zu erforschen.
Wenn einfache Lebensformen gefunden werden, ist das keine Garantie dafür, dass dort auch komplexere Lebensformen existieren, sagen Biologen. Während einige Forscher annehmen, dass einfache Lebensformen ziemlich häufig in unserer Galaxie vorkommen sollten, es ein großer Schritt wäre zu behaupten, es gäbe dort auch komplexes Leben oder gar intelligentes Leben, das mit der Menschheit vergleichbar wäre. Wissenschaftler wissen nämlich nicht, welche Bedingungen vorhanden sein müssen, damit sich auf Exoplaneten komplexeres Leben entwickeln kann.
Die große Frage ist, ob es etwas auf der Erde gab, das eine theoretische Evolution möglich gemacht hat? Benötigen wir genau die gleichen Bedingungen, die Größe der Erde, unsere Ozeane und Landmassen, damit das auf anderen Welten ebenfalls geschieht, oder wird das unabhängig davon geschehen? Je mehr neue Daten vorliegen, desto verwirrter werden Wissenschaftler. Vieles deutet nämlich darauf hin, dass wir das Zentrum des Universums sind. Obwohl uns Gelehrte immer weiter von diesem Punkt entfernt sehen wollen, weil sie die Entstehung des Universums als einen kosmischen Unfall erachten. Die Entdeckung selbst einfachen Lebens außerhalb der Erde soll Forschern ein besseres Verständnis darüber ermöglichen, wie wir uns entwickelt haben oder wie wir entstanden sein könnten. Es geht darum, welchen Platz wir im Universum einnehmen sollen, denn die Lebensbedingungen auf der Erde scheinen tatsächlich absolut einzigartig im bekannten All zu sein.
Dabei können Astronomen nicht einmal schlüssig erklären, wie die Erde oder andere Planeten und Exoplaneten eigentlich entstanden sind. Gegenwärtig haben unsere Teleskope nirgendwo halbfertig geformte Planeten oder welche in fast fertigem Zustand irgendwo gefunden. Es gibt nur Scheiben aus Staub, die sich um Sterne bewegen und eben fertig geformte Planeten, aber nichts dazwischen zu sehen. Die traditionelle Sichtweise der Planetenbildung beinhaltet die falsche Vorstellung einer allmählichen Ansammlung von Staub und Gas in protoplanetaren Scheiben. Es gibt jedoch mehrere wichtige Gründe und theoretische Überlegungen, dass Planeten nicht aus Staubwolken entstehen können. Wie soll sich Staub ansammeln und wachsen? Glaubt man der Theorie, dann haftet der Staub zusammen und bildet allmählich größere Partikel.
Wenn diese Partikel jedoch wachsen, können sie eine Größe erreichen, bei der Kollisionen zerstörerisch statt konstruktiv werden. Größere Partikel können bei Zusammenstößen zerbrechen, was zu einem Zyklus von Wachstum und Zerstörung führt, der die Fähigkeit des Staubs einschränkt, sich zu größeren Körpern zu formen. Staubpartikel in einer protoplanetaren Scheibe können aufgrund von Turbulenzen und anderen Kräften unterschiedliche Geschwindigkeiten haben. Wenn Partikel mit hohen Geschwindigkeiten kollidieren, ist es wahrscheinlicher, dass sie zerbrechen, als dass sie zusammenkleben. Die Zeitskala, in der Staub zu Bausteinen von Planeten heranwachsen soll, ist länger als die Zeitskala, in der sich protoplanetare Scheiben auflösen. Studien legen nahe, dass es Millionen von Jahren dauern kann, bis Staub zu größeren Körpern anwächst, während sich protoplanetare Scheiben in viel kürzerer Zeit zerstreuen. Diese Unstimmigkeit alleine bedeutet, dass nicht genug Zeit bleibt, damit Planeten allein aus Staub entstehen, bevor die Scheibe sich auflöst.
Kleinere Planeten, insbesondere solche, die aus Staub entstehen könnten, können eine Migration durchlaufen, bei der sie aufgrund von Wechselwirkungen mit dem Gas in der Scheibe nach innen gezogen werden. Diese Bewegung kann leicht dazu führen, dass Planeten in den Stern gezogen werden, bevor sie die Möglichkeit haben, signifikant zu wachsen.
Ohne ausreichende Massenkonzentration sind die Gravitationskräfte, die benötigt werden, um Staub in größere Körper zu formen, wahrscheinlich gar nicht vorhanden. Wenn also keine notwendige Konzentration von Masse in Form eines großen soliden Körpers in der Staubscheibe vorhanden ist, kann sich daraus gar nichts bilden. Weiter haben einfache protoplanetarische Scheiben nicht die notwendigen Bestandteile für eine vielfältige planetarische Zusammensetzung wie man sie bei fertigen Planeten erkennt. Beobachtungen von protoplanetaren Scheiben zeigen oft das Vorhandensein größerer Körper, die anscheinend unabhängig vom umgebenden Staub entstehen. Dies deutet darauf hin, dass der Bildungsprozess nicht auf die Ansammlung von Staub angewiesen ist, sondern irgendwelche andere Mechanismen umfasst.
Jupiter und Saturn sind Planeten, die den meisten Menschen bekannt sind. Aber vielleicht wissen die meisten Menschen nicht, dass ähnliche Gasriesen in anderen Planetensystemen ziemlich häufig vorkommen. Wissenschaftler untersuchen derzeit, wie diese Planeten entstehen und warum sie so unterschiedlich sind von felsigen Welten wie der Erde. Dieses Rätsel gehört zu den größten Problemen in der Astronomie!
Die Entstehung von Gasriesen bleibt ein umstrittenes Thema, bei dem mehrere Unsicherheiten aufgrund der Vielzahl beobachteter Planetensysteme und der Begrenzungen aktueller Modelle bestehen. Eine der Hauptunsicherheiten liegt in den Anfangsbedingungen und den Prozessen, die zur Bildung dieser massiven Planeten führen. Die Mechanismen, durch die Staubpartikel zu größeren Körpern zusammenwachsen, und wie dies den gesamten Entstehungszeitplan beeinflusst, sind in der Wissenschaft nicht verstanden.
Forscher wissen daher nicht genau, wie Planeten wirklich entstehen. Die Planeten unseres Sonnensystems haben sich vor langer Zeit gebildet, und die meisten Hinweise darauf, wie sie entstanden sind, sind verloren gegangen. Die bestehenden Modelle basieren auf Laborexperimenten, in denen Staubpartikel beobachtet wurden, die aneinander haften können. Doch um Objekte von der Größe eines Kiesels oder größere Körper wie Asteroiden zu bilden, sind Vorgänge notwendig, die nicht bekannt sind oder nicht beobachtet werden können.
Es gibt viele unbeantwortete Fragen und Herausforderungen. Die wichtigste ungelöste Frage lautet, wie ein solider Planet so schnell wachsen kann, dass er Gase anzieht. Wenn feste Planeten als Basis für einen Gasriesen dienen, dann müssen sie sehr schnell wachsen. Bis heute haben theoretische Modelle keine Hinweise darauf liefern können, wie ein solches schnelles Wachstum auf natürliche Weise möglich sein soll. Alle Computersimulationen zeigen, dass die Entstehung von Planeten aus Staub und Kieseln ein sehr langsamer Prozess ist und Planeten durch hypothetische Prozesse der Materieansammlung nicht so schnell wachsen können, dass sie Gase anziehen. Auch die Bewegung von Planeten während ihrer Entstehung muss berücksichtigt werden, um die verschiedenen stabilen Umlaufbahnen um den jeweiligen Stern zu ermöglichen. Computermodelle und Simulationen haben darüber hinaus große Schwierigkeiten, die Vielfalt an Exoplaneten und Gasriesen in verschiedenen Sternsystemen zu erklären.
Beobachtungen von Planetensystemen zeigen eine große Vielfalt an Planetentypen und Konfigurationen, die nicht durch einfache Staubwolkenmodelle erklärt werden können. Zum Beispiel deutet die Existenz von Gasriesen, die sehr nah an ihren Sternen sind und Super-Erden, die größer als die Erde sind, darauf hin, dass andere Prozesse die primäre Rolle bei der Planetenbildung spielen. Kurz gesagt können Planeten nicht aus Staub entstehen.
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