Die Suche nach bewohnbaren Welten jenseits unseres Sonnensystems ist eine der ambitioniertesten Aufgaben der modernen Astronomie. Mit Hilfe von Weltraumteleskopen wie Kepler und TESS haben Wissenschaftler Tausende von Exoplaneten entdeckt. Unter diesem Sammelsurium hebt sich einige Kandidaten hervor, die sich in der sogenannten "Bewohnbarkeitssphäre" befinden — einem Bereich um eine Sonne, wo die Bedingungen für die Existenz von Wasser in flüssiger Form auf der Oberfläche eines Planeten zulassen, was als Schlüsselbedingung für das Leben in dem Sinne gilt, wie wir es kennen.

Kriterien für Bewohnbarkeit und "Super-Erden"

Neben dem Aufenthalt in der Bewohnbarkeitssphäre berücksichtigen Astronomen auch andere Faktoren. Eine wichtige Rolle spielt der Typ des Planeten: Der größte Interesse gelten felsige Planeten, die ähnlich der Erde sind, und nicht Gasriesen. Auch wird die Stabilität des Wirtstiers und die Existenz einer Atmosphäre bewertet. Ein spezieller Klasse von Objekten, die erhöhtes Interesse erregen, sind "Super-Erden", Planeten, deren Masse über der der Erde liegt, aber erheblich geringer als die der Gasriesen. Sie können eine stärkere Gravitation besitzen, die eine dichte Atmosphäre hält, und eine aktive Geologie, die den Stoffkreislauf fördert.

TRAPPIST-1-System: Sieben Welten um einen roten Zwerg

Eine der vielversprechendsten Systeme ist TRAPPIST-1, das sich etwa 40 Lichtjahre von uns entfernt befindet. Um den kalten roten Zwerg drehen sich sieben felsige Planeten, die in der Größe der Erde ähnlich sind. Drei davon — TRAPPIST-1e, f und g — befinden sich im Zentrum der Bewohnbarkeitssphäre. Dies ist eine einzigartige Laboratorium für die vergleichende Planetologie, das es ermöglicht, Welten mit potenziell verschiedenen Bedingungen in einem System zu studieren. Allerdings stellen Leben um den roten Zwerg Herausforderungen: Solche Sterne blitzen oft auf, was die Planeten starken ultravioletten Ausbrüchen aussetzt. Außerdem sind diese Planeten aufgrund des Zuggreifens wahrscheinlich ständig einer Seite der Sonne zugewandt, was einen extremen Temperaturkontrast zwischen Tag- und Nachtseite erzeugt.

Proxima Centauri b: der nächste Nachbar

Die am nächsten an uns liegende bekannte Exoplanete, Proxima Centauri b, befindet sich nur 4,24 Lichtjahre von uns entfernt in dem System der nächsten zur Sonne liegenden Sonne. Diese felsige Planeten drehen sich ebenfalls um einen roten Zwerg und befinden sich in der Bewohnbarkeitssphäre. Ihre Entdeckung wurde eine Sensation, jedoch sind die Bedingungen auf ihr wahrscheinlich extrem rau. Die Proxima Centauri ist bekannt für ihre hohe Ausbruchsaktivität, was möglicherweise zur Erosion der Atmosphäre des Planeten und dem Einfluss harten Strahlens auf die Oberfläche führen könnte. Die Frage, ob der Planet seine Atmosphäre und das magnetische Feld für den Schutz vor Strahlung bewahren konnte, bleibt offen.

Kepler-186f: der erste Erdeähnliche in der Bewohnbarkeitssphäre

Die von dem Teleskop Kepler entdeckte Planeten Kepler-186f wurde die erste felsige Exoplanete der Erdegröße, die in der Bewohnbarkeitssphäre ihres Sterns entdeckt wurde. Sie dreht sich um einen roten Zwerg, der erheblich kälter und kleiner als die Sonne ist. Ihr Größe, die nur 10% über der der Erde liegt, lässt mit hoher Wahrscheinlichkeit ihre felsige Natur vermuten. Obwohl sie in der Bewohnbarkeitssphäre liegt, entspricht die Menge der Energie, die sie von ihrer Sonne erhält, nur einem Drittel der von der Erde vom Sonnensystem erhaltenen, was sie an den äußersten, kälteren Rand dieser Sphäre platziert. Dies könnte bedeuten, dass die Bedingungen auf ihrer Oberfläche eher wie auf dem Mars als auf der Erde sind.

Zukünftige Studien: Suche nach Biomarkern

Die Entdeckung von Planeten in der Bewohnbarkeitssphäre ist nur der erste Schritt. Die Hauptaufgabe der Zukunft, die auf die Schultern der neuen Generation von Teleskopen wie James Webb und der nur projektierten Observatorien gelegt wird, ist die Analyse ihrer Atmosphären. Astronomen werden Biosignaturen suchen — chemische Marker, die auf das Vorhandensein von Leben hinweisen können. Dazu gehören Sauerstoff, Ozon, Methan und ihre Kombinationen, die in Erdbedingungen aktiv von biologischen Prozessen produziert werden. Die Entdeckung einer solchen chemischen Unausgewogenheit in der Atmosphäre eines fernen Planeten wird ein überzeugender, wenn auch nicht hundertprozentiger, Grund für das Vorhandensein von Leben auf ihm sein. Auf diese Weise nähert sich moderne Astronomie von der einfachen Zählung von Planeten zu ihrer tiefen Characterisierung, langsam dem Antwort auf eine der grundlegenden Fragen der Menschheit: Sind wir allein im Universum?

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