Eine Abbildung der Super-Erde K2-18 b, die letztes Jahr für Aufregung sorgte (Bildnachweis: NASA/CSA/ESA/J. Olmsted (STScI))
Die jüngsten Berichte, wonach das James Webb Space Telescope (JWST) Anzeichen von Leben auf einem fernen Planeten außerhalb des Sonnensystems entdeckt hat, sind leider etwas verfrüht. Zu diesem Schluss kommen Wissenschaftler der University of California Riverside (UCR).
Auch wenn dies eine Enttäuschung für alle ist, die auf die Bestätigung von außerirdischem Leben warten, bedeutet dies nicht, dass das JWST in Zukunft keine Spuren von Leben in der Atmosphäre eines extrasolaren Planeten oder „Exoplaneten“ finden wird.
Die jüngste Aufregung um die mögliche Entdeckung von Lebenszeichen auf einem Exoplaneten begann 2023, als das JWST potenzielle „Biosignatur“-Elemente in der Atmosphäre des Exoplaneten K2-18 b entdeckte, einer Super-Erde, die etwa 120 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
Obwohl viele Exoplaneten extrem, gewalttätig oder zumindest „fremd“ sind – ob sie nun von der intensiven Strahlung ihrer Sterne getroffen werden, keine feste Oberfläche haben oder gefrorene Relikte am Rande ihrer Systeme sind – war K2-18 b ein verlockendes Ziel für die Suche nach Leben, weil er unserem Planeten ziemlich ähnlich ist.
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Eine erdähnliche Ozeanwelt
K2-18 b ist zwei- bis dreimal so breit wie die Erde und 8,6-mal so schwer wie unser Planet. Er befindet sich außerdem in der bewohnbaren Zone seines Sterns, also in einem Bereich, der weder zu heiß noch zu kalt ist, um flüssiges Wasser zu beherbergen. Es wird daher angenommen, dass der Exoplanet eine ozeanische oder hyzeanische Welt mit flüssigem Wasser ist – eine lebenswichtige Zutat für das Leben, wie wir es kennen. Im Gegensatz zur Erde scheint die Atmosphäre dieses Exoplaneten jedoch hauptsächlich aus Wasserstoff und nicht aus Stickstoff zu bestehen.
„Dieser Planet erhält fast die gleiche Menge an Sonnenstrahlung wie die Erde. Und wenn man die Atmosphäre als Faktor ausschließt, hat K2-18 b eine Temperatur nahe der der Erde, was ebenfalls eine ideale Situation ist, um Leben zu finden“, sagte Teammitglied und UCR-Projektwissenschaftler Shang-Min Tsai in einer Erklärung.
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Die wichtigste Erkenntnis aus der Untersuchung von K2-18 b im Jahr 2023, die von Wissenschaftlern der Universität Cambridge mit dem James Webb Space Telescope durchgeführt wurde, war die Entdeckung von Kohlendioxid und Methan. Diese Moleküle wurden ohne Spuren von Ammoniak nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass es sich tatsächlich um eine hyzeanische Welt mit einem riesigen Ozean unter einer wasserstoffreichen Atmosphäre handeln muss. Aber es gab auch den Hinweis auf etwas anderes – etwas sehr Spannendes.
Eine Illustration, wie der Blick von K2-18 b aussehen könnte. (Bildnachweis: KI generiert von Shang-Min Tsai/UCR))
„Das Tüpfelchen auf dem i bei der Suche nach Leben ist, dass die Forscher im vergangenen Jahr einen vorläufigen Nachweis von Dimethylsulfid (DMS) in der Atmosphäre dieses Planeten gemeldet haben, das vom Phytoplankton auf der Erde produziert wird“, so Tsai. Das bedeutet, wenn sich DMS in nachweisbaren Mengen anreichert, muss es auf K2-18 b etwas geben, möglicherweise eine Lebensform, die es mit der 20-fachen Geschwindigkeit wie auf der Erde produziert.
Es gibt Zuckerguss auf dem Super-Erde-Kuchen, aber können wir ihn essen?
Da der Nachweis von DMS jedoch nicht eindeutig war, mahnte selbst der Leiter des Untersuchungsteams, der Wissenschaftler Nikku Madhusudhan von der University of Cambridge, zur Vorsicht im Hinblick auf die Entdeckung von DMS. Er sagte, dass künftige JWST-Beobachtungen erforderlich seien, um das Vorhandensein von DMS in der Atmosphäre von K2-18 b zu bestätigen – aber nicht jeder hat das Memo erhalten.
Der nicht eindeutige Charakter des DMS-Nachweises veranlasste das UCR-Team jedoch auch, den Nachweis weiter zu verfolgen.
„Das DMS-Signal des JWST war nicht sehr stark und zeigte sich bei der Analyse der Daten nur auf bestimmte Weise“, sagte Tsai. „Wir wollten wissen, ob wir sicher sein können, was wie ein Hinweis auf DMS aussah.“
Was dieses zweite Team mit Computermodellen herausfand, die wasserstoffbasierte Atmosphären und die Physik und Chemie von DMS berücksichtigten, war, dass die ursprünglichen Daten wahrscheinlich nicht auf die Entdeckung von DMS hinwiesen. „Das Signal überschneidet sich stark mit Methan, und wir glauben, dass die Unterscheidung von DMS und Methan die Möglichkeiten dieses Instruments übersteigt“, sagte Tsai.
Das bedeutet, dass das JWST die Welt mit anderen Instrumenten als dem NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) und dem NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) betrachten muss, mit denen die erste Untersuchung durchgeführt wurde, bei der Hinweise auf DMS entdeckt wurden. Glücklicherweise setzt das Team um Madhusudhan die Beobachtung von K2-18 b mit dem anderen Hauptinstrument des JWST, dem MIRI (Mid-Infrared Instrument), fort, während die Forscher weitere Informationen über die Umweltbedingungen auf dem Exoplaneten sammeln.
„Die besten Biosignaturen auf einem Exoplaneten können sich erheblich von denen unterscheiden, die wir heute auf der Erde am häufigsten vorfinden“, sagte der Teamleiter und UCR-Astrobiologe Eddie Schwieterman. „Auf einem Planeten mit einer wasserstoffreichen Atmosphäre ist es wahrscheinlicher, dass wir DMS finden, das von Leben erzeugt wird, als Sauerstoff, der von Pflanzen und Bakterien wie auf der Erde erzeugt wird.“
Ist diese kleine Enttäuschung ein Rückschlag für Wissenschaftler, die im Kosmos nach Anzeichen von Leben suchen? Keineswegs – und sie überschattet auch nicht die Bedeutung der ersten Untersuchung als einen Schritt vorwärts in unserem Verständnis von hyzeanischen Welten, die zu den vielversprechendsten Zielen bei dieser Suche gehören.
„Warum erforschen wir den Kosmos weiterhin nach Anzeichen von Leben?“ fragte Tsai rhetorisch. „Stellen Sie sich vor, Sie zelten nachts im Joshua Tree und hören etwas. Instinktiv leuchtet man nach, um zu sehen, was da draußen ist. In gewisser Weise ist es das, was wir auch tun.
Die neue Studie, in der diese Ergebnisse diskutiert werden, wurde am 2. Mai in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
