(Bern) (PPS) Flüssiges Wasser ist eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Wie Forschende der Universität Bern, der Universität Zürich und des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS in einer neuen Studie berichten, könnte Wasser entgegen der bisherigen Annahme auch auf Planeten existieren, die sich milliardenschwer von der Erde unterscheiden von Jahren. Dies stellt unsere bisherigen Vorstellungen von potenziell bewohnbaren Planeten in Frage.
Das Leben auf der Erde beginnt in den Ozeanen. Bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten ist daher das Potenzial für flüssiges Wasser eine wichtige Voraussetzung. Um ihn zu finden, haben Forscher traditionell nach Planeten gesucht, die unserem ähnlich sind. Langfristiges flüssiges Wasser entsteht jedoch nicht zwangsläufig unter erdähnlichen Bedingungen. Forscher der Universität Bern und der Universität Zürich, die Mitglieder des National Center for Competence in Research PlanetS sind, sagten in einer in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie, dass selbst auf Planeten, die sich kaum ähneln, günstige Bedingungen für Milliarden von Jahren bestehen könnten unser Heimatplanet.
Alte Gewächshäuser
„Einer der Gründe, warum das Wasser auf der Erde flüssig ist, ist die Atmosphäre“, sagt Co-Autor der Studie, Ravit Heled, Professor für Theoretische Astrophysik an der Universität Zürich und Mitglied des NCCR PlanetS. „Mit seinem natürlichen Treibhauseffekt fängt es die richtige Menge an Wärme ein, um die notwendigen Bedingungen für Ozeane, Flüsse und Regen zu schaffen“, sagte der Forscher.
Allerdings war die Atmosphäre der Erde in ihren Anfängen ganz anders. „Als der Planet erstmals aus kosmischem Gas und Staub entstand, bildete sich auf ihm eine Atmosphäre, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestand – die sogenannte Primäratmosphäre“, erklärt Heled. Im Laufe ihrer Entwicklung verliert die Erde jedoch diese ursprüngliche Atmosphäre.
Andere, massereichere Planeten können viel größere Primäratmosphären ansammeln, die sie in einigen Fällen aufrechterhalten können. „Solche massiven Primäratmosphären können auch einen Treibhauseffekt hervorrufen – ähnlich wie die heutige Erdatmosphäre. Also wollten wir herausfinden, ob diese Atmosphären die notwendigen Bedingungen für flüssiges Wasser schaffen können“, sagt Heled.
Flüssiges Wasser seit Milliarden von Jahren
Dazu modelliert das Team unzählige Planeten und simuliert ihre Entwicklung über Milliarden von Jahren. Sie berücksichtigten nicht nur die Eigenschaften der Planetenatmosphären, sondern auch die Intensität der Strahlung ihrer jeweiligen Sterne und die innere Wärme, die außerhalb der Planeten abgestrahlt wurde. Während diese Erdwärme für die Oberflächenbedingungen der Erde nur eine untergeordnete Rolle spielt, kann sie auf Planeten mit einer massiven Primäratmosphäre einen erheblichen Beitrag leisten.
„Wir haben festgestellt, dass in vielen Fällen die ursprünglichen Atmosphären durch die intensive Strahlung der Sterne verloren gegangen sind – insbesondere auf Planeten, die ihrem Stern nahe stehen. In Fällen, in denen die Atmosphäre erhalten bleibt, können jedoch Bedingungen entstehen, in denen flüssiges Wasser vorhanden sein kann “, sagte Marit Mall Lowe, Doktorandin und Hauptautorin der Studie. Laut dem Forscher der Universität Bern und der Universität Zürich ist „in Fällen, in denen genügend Erdwärme an die Oberfläche gelangt, eine intensive Strahlung eines Sterns wie der Sonne nicht einmal notwendig, um Oberflächenbedingungen zu haben, die die Existenz von Flüssigkeit unterstützen . Wasser zulassen ».
„Vielleicht am wichtigsten ist, dass unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Bedingungen sehr lange anhalten können – bis zu mehreren zehn Milliarden Jahren“, sagte der Forscher, der auch Mitglied des NCCR Planets ist.
Horizonterweiterung für die Suche nach außerirdischem Leben
„Das mag viele überraschen. Die Astronomie erwartet normalerweise, dass flüssiges Wasser in Regionen um Sterne vorhanden ist, die die richtige Menge an Strahlung erhalten: nicht zu viel, damit das Wasser nicht verdunstet, und nicht zu wenig, damit es nicht vollständig gefriert “, sagte der Studienkollege. Autor Christophe Mordassini, Professor für Theoretische Astrophysik an der Universität Bern und Mitglied des NCCR PlanetS.
„Da die Verfügbarkeit von flüssigem Wasser wahrscheinlich eine Voraussetzung für Leben ist und die Entwicklung des Lebens auf der Erde wahrscheinlich viele Millionen Jahre gedauert hat, kann dies den Horizont für die Suche nach außerirdischen Lebensformen erheblich erweitern. Nach unseren Ergebnissen kann es sich sogar auf sogenannten freischwebenden Planeten entwickeln, die keinen Stern umkreisen“, sagte Mordassini.
Der Forscher bleibt jedoch vorsichtig: „Unsere Ergebnisse sind spannend, aber mit Vorsicht zu genießen. Denn damit solche Planeten auf Dauer flüssiges Wasser haben, müssen sie die richtige Atmosphäre haben. Wir wissen nicht, wie oft das der Fall ist: „Und selbst unter den richtigen Bedingungen weiß niemand, wie wahrscheinlich es ist, dass sich in einem so exotischen potenziellen Lebensraum Leben entwickelt.“ Es ist eine Frage der Astrobiologie haben gezeigt, dass unsere erdzentrierte Vorstellung für einen bewohnbaren Planeten möglicherweise zu eng ist “, schloss Mordassini.
Impressum: Marit Mol Lous, Ravit Helled & Christoph Mordasini: Potential long-termhabitat conditions for planets with primary H-He ambients, Nature Astronomy, Juni 2022 DOI: 10.1038 / s41550-022-01699-8
nature.com/articles/s41550-022-01699-8
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