Britische Astronomen haben eine neue Klasse von Planeten ausserhalb des Sonnensystems beschrieben, auf denen Leben möglich sein könnte. Diese Exoplaneten könnten an der Oberfläche vollständig mit Wasser bedeckt sein und eine dichte Wasserstoffatmosphäre haben.

Bisher haben Astronomen vor allem erdähnliche Felsplaneten, auf denen es flüssiges Wasser gibt, für die Beherbergung von Lebewesen in Betracht gezogen. Die Studie unter der Leitung von Nikku Madhusudhan von der University of Cambridge in Cambridge (Grossbritannien) ist im Fachmagazin «The Astrophysical Journal» erschienen.

«Von den Tausenden heute bekannten Exoplaneten sind die allermeisten massearme Planeten mit Grössen von ein bis vier Erdradien, zwischen den terrestrischen Planeten und den Eisriesen des Sonnensystems», schreiben die Forscher. Diese Planeten werden – je nach Grösse und Beschaffenheit – vorwiegend als «Super-Erde» oder «Mini-Neptun» bezeichnet. Als bewohnbar gelten Planeten, wenn die mittlere Temperatur grössere Mengen flüssigen Wassers zulässt. Die mittlere Temperatur ist vor allem abhängig von der Strahlungsintensität des jeweiligen Sterns und von der Entfernung des Planeten von diesem Stern.

124 Lichtjahre von der Erde entfernt

Madhusudhan und Kollegen hatten zuvor den Planeten «K2-18 b» im Sternbild Löwe 124 Lichtjahre von der Erde entfernt untersucht. Der Planet ist etwa 8,6-mal so schwer wie die Erde und sein Radius ist etwa 2,5-mal so gross. In seiner Atmosphäre wurde neben Wasserstoff auch Wasser nachgewiesen. Von «K2-18 b» leiteten die Forscher eine Klasse von Exoplaneten ab, die sie «Hycean» genannt haben – nach hydrogen (Wasserstoff) und ocean (Ozean). Solche Planeten seien viel häufiger als Felsplaneten mit flüssigem Wasser, schreiben die Astronomen.

Die möglichen Lebensbedingungen richten sich dabei auch nach Extrembedingungen in Ozeanen auf der Erde. An Thermalquellen im tiefen Ozean sind Mikroorganismen gefunden worden, die Temperaturen von mehr als 80 Grad und hohen Wasserdruck aushalten können. Dementsprechend könnten die durchschnittlichen Oberflächentemperaturen eines bewohnbaren Planeten deutlich höher sein als auf der Erde.

Leben auf ständiger Nachtseite möglich

Dies gilt insbesondere für Planeten mit einer gebundenen Rotation, die also dem Stern immer dieselbe Seite zuwenden (so wie vom Mond immer dieselbe Seite zu sehen ist). Bei diesen Planeten ist die ständige Tagseite nicht habitabel, die ständige Nachtseite könnte es aber sein, wenn es keinen effizienten Wärmeausgleich zwischen Tag- und Nachtseite gibt. Auch bei sternfernen Planeten, die kaum wärmende Strahlung erhalten, kann eine Wasserstoffatmosphäre mit dem 1000-fachen Druck der Erdatmosphäre das Wasser an der Oberfläche flüssig halten.

Das Team um Madhusudhan untersuchte auch, welche chemischen Stoffe Hinweise auf Leben geben könnten. Dabei setzten sie weniger auf die Substanzen, die auf der Erde in grossen Mengen auf Lebewesen zurückgehen, wie Sauerstoff, Methan oder Lachgas (N2O). Stattdessen bevorzugten sie Gase, die aus sekundären Stoffwechselprozessen von Mikroorganismen freigesetzt werden, wie Chlormethan, Dimethylsulfid, Kohlenstoffsulfid oder Carbonylsulfid.

Diese Substanzen dürften nur als Spurengase in der Atmosphäre eines bewohnten Planeten zu finden sein. Aber die Forscher sind zuversichtlich, dass sie mit dem neuen James-Webb-Weltraumteleskop, das im November 2021 ins All gebracht werden soll, entdeckt werden können, auch weil Hycean-Planeten grösser sind als Felsplaneten. «Wir müssen offen dafür sein, wo wir Leben erwarten und welche Form dieses Leben annehmen könnte, da uns die Natur immer wieder auf oft unvorstellbare Weise überrascht», so Madhusudhan.

SDA/step

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