Freitag, 2. September 2011

Ausgedehnte "grüne Zone": Außerirdisches Leben auf Wüstenplaneten wahrscheinlicher

Archiv: Dünen in der marokkanischen Wüste. | Copyright: Rosino on Flickr

Moffet Field/ USA - Wüstenplaneten, ganz so wie er in dem Science Fiction Klassiker "Dune - Der Wüstenplanet" beschrieben wird, könnten die am weitesten verbreitete Form lebensfreundlicher Exoplaneten sein. Zu diesem Schluss kommt eine aktuelle Studie von US-Forschern, die zeigt, dass die lebensfreundliche Zone um einen Stern angesichts solcher Planeten deutlich größer ist als bei erdähnlichen Wasserplaneten. Vor diesem Hintergrund könnte auch Venus noch vor einer Milliarde Jahre eine solche lebensfreundliche Wüstenwelt gewesen sein könnte.

Da Wasser unter Planetenwissenschaftlern allgemein als Voraussetzung für Lebens gilt, hat sich die bisherige Suche nach Leben auch auf anderen Himmelskörpern hauptsächlich auf jene Planeten und Monde konzentriert, auf welchen ausreichende Mengen des lebenspendenden Nass vorhanden zu sein scheinen.

Um Wasser an der Oberfläche in flüssiger Form halten zu können, muss ein Planet seinen Stern innerhalb der sogenannten habitablen Zone umkreisen, jener Abstandsregion also, innerhalb derer gemäßigte Oberflächentemperaturen das Vorkommen flüssigen Wassers überhaupt erst ermöglichen.

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Kommen solche Planeten ihrem Stern zu nahe, so sorgt der in der Atmosphäre gefangene Wasserdampf selbst dafür, dass es auf dem Planeten immer heißer wird, immer mehr Wasser von der Oberfläche verdampft und ein unaufhaltsamer Treibhauseffet in Gang gesetzt wird, bis auch das letzte Wasser aus einstigen Ozeanen verkocht ist. In etwa so stellen sich Wissenschaftler denn auch jene Prozesse vor, die einst den irdischen Schwesterplaneten Venus zur heutigen heißen Vulkanlandschaft werden ließen.

Danach werden solche Planeten so heiß, dass der Wasserdampf in immer größere Höhen innerhalb der Atmosphäre aufsteigt und dort vom ultravioletten Licht in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Während der Wasserstoff ins All verfliegt, reagiert der Sauerstoff mit der geschmolzenen Planetenoberfläche und wird im Planetenmantel gebunden. Auf diese Weise verliert der Planet nach und nach sämtliches Wasser.

Statt Wasserplaneten haben sich die Forscher um Kevin Zahnle vom "Ames Research Center" der NASA Wüsten- bzw. "Landplaneten" ausgesucht, auf denen es statt Ozeanen ausgedehnte trockene Wüsten gibt, in welchen es allenfalls hier und da kleine Oasen geben kann.

"Der Planet Arrakis, wie er in 'Dune' von Frank Herbert ist eine erstaunlich exakte Beschreibung eines solchen weit entwickelten und lebensfreundlichen Landplaneten", erläutert Zahnle. "Arrakis ist deutlich größer, wärmer als der Mars und zudem spärlich besiedelt und verfügt über eine Sauerstoffatmosphäre sowie polare Regionen, die kalt und feucht genug sind, um eisige Polkappen und morgendlichen Tau zu ermöglichen."

Gemeinsam mit Kollegen um Yutaka Abe von der "University of Tokyo" kommen die Forscher in ihrer im Fachjournal "Astrobiology" publizierten Studie zu dem Schluss, dass es gerade die geringe Menge an Oberflächenwasser auf solchen Planeten ist, die die habitable Zone um den Stern zu ihren Gunsten deutlich ausweiten könnten.

Da einem solchen Landplanet weniger Wasser für Schnee und Eis zur Verfügung steht, die Sonnenlicht ins All zurückreflektieren können, kann er - zumindest theoretisch - mehr Hitze absorbieren, um dem globalen Einfrieren zu entgehen, das ihm am äußeren Rand der normalen habitablen Zone zunehmend droht.

Zudem bedeute der Mangel an Wasser, dass weniger Hitze in der Atmosphäre selbst gespeichert werden kann als auf wasserreicher Welten. Dies wiederum bedeute, dass ein solcher Planet der inneren Grenze der habitablen "grünen Zone" und damit seinem Stern deutlich näher kommen kann, ohne dass der Treibhauseffet einsetzt. Je weniger Wasser zudem in der Atmosphäre gebunden ist, desto weniger kann dieses durch die ultraviolette Strahlung in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten werden.

Für ihre Untersuchungen nutzen die Wissenschaftler dreidimensionale globale Klimamodelle erdgroßer Planeten. Während sie die Rotationsrate, Atmosphärendruck und die Mengen an Kohlendioxid in der Atmosphäre beibehielten, entfernten die Forscher lediglich die Wasserozeane und Vegetation aus den Modellen. Was blieb, waren Wüstenplaneten mit unter der Oberfläche verborgenen Grundwasserreservoiren.

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Das Ergebnis der Simulationen, so berichtet "Astrobio.net", war die Erkenntnis, dass die habitable Zone von derartigen Wüstenplaneten etwa drei Mal größer bzw. ausgedehnter ist, als jene von Wasserwelten wie der Erde. "Ein schwacher blauer Punkt ist nicht das einzige Modell für einen erdähnlichen lebensfreundlichen Planeten", so die Forscher. "Es ist also sehr viel wahrscheinlicher, dass der erste bewohnbare Exoplanet ein solcher Wüsten- bzw. Landplanet und keine Wasserwelt wie die Erde sein wird."

Die Simulationen zeigten auch, dass - abhängig vom Winkelstand der Planetenachse - der Punkt des vollständigen Zufrierens eines Wasserplaneten dann erreicht wird, wenn nur noch 72 bis 90 Prozent jenes "Sonnenlichts" abbekommt, welches die heutige Erde aufwärmt.

Landplaneten benötigen hingegen mehr als 58 bis 77 Prozent des irdischen Sonnen- bzw. Sternenlichts, bevor die global einfrieren. Dadurch könnten sie ihren Stern auch in noch deutlich größerem Abstand umkreisen und dennoch weiterhin lebensfreundliche Bedingungen aufweisen als bislang angenommen.

Am inneren Rand der habitablen Zone würde sich Wasser an den Polen, also den kältesten Orten eines Wasserplaneten, selbst dann noch verflüssigt halten können und nicht verdampfen, wenn der Anteil des Sternenlichts nicht mehr als 135 Prozent des irdischen Lichteinfalls beträgt.

Auf einem Wüstenplanet dürfte dieser Lichteinfall immerhin noch 170 Prozent betragen und somit seinen Stern deutlich dichter umkreisen ohne seine Lebensfreundlichkeit einzubüßen.

Erde und Venus im maßstabsgetreuen Vergleich. | Copyright NASA

Auch unser Schwesterplanet Venus, von dem Wissenschaftler annehmen, dass auch er einst Ozeane beherbergt haben könnte, könnte für längere Zeit ein lebensfreundlicher Wüstenplanet gewesen sein. "Tatsächlich könnte die Venus noch bis vor rund einer Milliarde Jahren bewohnbar gewesen sein", so Zahnle. "Während es in den tropischen Zonen der Venus wohl schon damals sehr heiß war, herrschten in den polaren Regionen wahrscheinlich gemäßigte Temperaturen wie auf der heutigen Erde vor."

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Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / astrobio.net

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