Montag, 5. November 2012

Komplexes Leben benötigt ausgewogene Asteroidengürtel


Szenarios der Evolution von Asteroidengürteln: Oben: Ein jupitergroßer Planet wandert durch einen Asteroidengürtel, zerstreut dessen Material und verhindert durch starkes Asteroiden-Bombardement die Entstehung von Leben auf den inneren Planeten. Mitte: In unserem Sonnensystem bewegte sich Jupiter nur leicht in Richtung Sonne, verblieb aber weiterhin außerhalb des Asteroidengürtels. Unten: Ein größer Planet wandert gar nicht in Richtung Sonne und ermöglicht dadurch die Entstehung eines gewaltigen und dicht gepackten Asteroidengürtel aus dem ebenfalls ein derart starkes Bombardement hervorgehen würde, sodass auf den inneren Planeten entstandenes Leben sich wahrscheinlich nicht weiterentwickeln könnte.
| Copyright: NASA/ESA/STScI



Boulder (USA) - Während "kosmische Brocken" aus dem Asteroidengürtel ständig die Erde bedrohen und sogar zu großen Zerstörungen führen können, zeigen neue Modellberechnungen, dass die Anwesenheit von ideal proportionierten Asteroidengürteln wie dem unsrigen geradezu notwendig sind, damit sich komplexe Lebensformen auf den inneren Felsplaneten entwickeln können.

Wie Wissenschaftler um Rebecca Martin, von der University of Colorado und den Astronom Mario Livio vom Space Telescope Science Institute aktuell im Fachmagazin "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" (Letters) berichten, ist der Grund für die erstaunliche Einsicht die sich mehr und mehr durchsetzende Vorstellung, dass die für die Entstehung von Leben grundlegenden Verbindungen und Elemente, wie beispielsweise organische Verbindungen und Wasser, von Asteroiden zur jungen Erde gebracht wurden.

Zudem basiert die Theorie auf der Annahme, dass regelmäßige Einschläge auf der Erde die biologische Evolutionsrate beschleunigen, in dem vorhandene Umweltbedingungen durch große Einschläge zerstört oder zumindest abrupt dramatisch verändert werden und so bereits vorhandene Lebensformen neue Anpassungsstrategien entwickeln müssen.

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"Unsere Studie auf der Grundlage theoretische Modelle, früherer Beobachtungen und Daten des NASA-Infrarotteleskops 'Spitzer' zeigen, dass nur ein kleiner Teil der bereits bekannten Planetensysteme große Gasriesen auf entsprechenden Positionen besitzen, die Asteroidengürtel von der richtigen Größe entstehen lassen können, um Leben auf den inneren Planeten zu fördern", so Martin. "Unsere Studie legt zudem nahe, dass unser Sonnensystem zu den besonderen zählt."

Martin und Livio vermuten, dass die Position eines Asteroidengürtels im Verhältnis zu einem jupiterähnlichen Planeten kein Zufall ist. Der Asteroidengürtel in unserem Sonnensystem - zwischen Mars und Jupiter - besteht aus Millionen von Felsbrocken und befindet sich ganz in der Nähe der sogenannte "Schneelinie" (engl. snow line). Diese Schneelinie markiert jene Grenze, jenseits derer flüchtige Elemente (bspw. Wasser) in Form von Eis stabil existieren kann. Als Jupiter jenseits dieser Schneelinie entstand, verhinderte seine große Schwerkraft, dass sich Felsmaterial in seiner Nähe zusammenfand und Planeten bildete - führte jedoch stattdessen dazu, dass diese Fragmente immer wieder zusammenstießen, auseinanderbrachen und einen Asteroidengürtel um die Sonne bildeten.

"Für derart ideale Bedingungen (wie im Sonnensystem) braucht es einen Gasriesen wie Jupiter außerhalb des Asteroidengürtels, der nur ein klein wenig aber nicht vollständig durch den Gürtel Richtung Sonne gewandert ist", erklärt Livio. "Wenn ein großer Planet wie Jupiter durch einen Asteroidengürtel wandert, so würde er das dortige Material nahezu vollständig zerstreuen. Würde ein derart großer Planet jedoch gar nicht in Richtung Sonne driften, so wäre aber auch das nicht gut, da der Asteroidengürtel dann viel zu mächtig wäre. Dann gäbe es ein zu starkes Asteroiden-Bombardement, durch das sich Leben überhaupt nicht erst entwickeln könnte."

Anhand eines Modells unseres Sonnensystems schlagen Martin und Livio vor, dass Asteroidengürtel in anderen Planetensystemen immer jenseits der Schneelinie platziert sind. Um diese Theorie zu überprüfen, haben die Forscher Modelle von protoplanetaren Scheiben, also jenen Staub- und Trümmerscheiben um junge Sterne, aus denen heraus sich später Planeten bilden, erstellt und die Position der jeweiligen Schneelinien innerhalb dieser Scheiben anhand der Masse ihrer jeweiligen Zentralgestirne errechnet.

Dann suchten sie in den Aufzeichnungen des Infrarot-Weltraumteleskop "Spitzer" rund um 90 Sterne Signaturen warmen Staubs, anhand dessen sich Asteroidengürtel-artige Strukturen verraten können. "Die Temperatur dieses warmen Staubs stimmte dabei mit der der jeweiligen Schneelinien und damit mit den auf unseren Modellen basierenden Vorhersagen überein", so Martin.

Als nächstes untersuchten die Forscher die Beobachtungsdaten der bislang bekannten 520 Exo-Gasriesen, also großen Gasplaneten außerhalb unseres Sonnensystems und stellten fest: "Nur 19 dieser Planeten befinden sich außerhalb der Schneelinie."

Das wiederum legt für die Forscher die Schlussfolgerung nahe, dass die meisten der Gasriesen, die ursprünglich wahrscheinlich außerhalb der Schneelinie entstanden sind, zu weit nach innen gewandert sind, um den beschriebenen für die Entstehung von Leben bzw. Entwicklung komplexen Lebens idealen Asteroidengürtel zu erzeugen. Anhand dieser Datengrundlage verfügen weniger als vier Prozent der beobachteten Systeme über einen mit dem Sonnensystem vergleichbaren kompakten Asteroidengürtel.

"Auf der Grundlage unseres Szenarios sollten wir unsere Anstrengungen bei der Suche nach komplexem außerirdischen Leben auf jene Systeme konzentrieren, in denen es einen Gasriesen jenseits der Schneelinie gibt", so Livio.

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Quelle: NASA/JPL
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