Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler zu verstehen, wie ein Planet Leben beherbergen kann und ein anderer nicht. Eine in
Nature Astronomy veröffentlichte Studie liefert einen Hinweis: Die Bewohnbarkeit könnte von einem empfindlichen chemischen Gleichgewicht abhängen, das während der Planetenentstehung festgelegt wurde, lange vor dem Auftreten von Ozeanen oder einer stabilen Atmosphäre. Diese Entdeckung widerspricht der Vorstellung, dass das Vorhandensein von flüssigem Wasser die Hauptbedingung für die Entstehung von Leben darstellt.
Die Schlüsselelemente für das Leben, wie Phosphor und Stickstoff, sind für die biologischen Funktionen unerlässlich. Phosphor findet sich beispielsweise in DNA und RNA, den Molekülen, die die genetische Information tragen, und hilft Zellen, ihre Energie zu managen. Stickstoff wiederum ist eine zentrale Komponente von Proteinen, die für den Aufbau und die Erhaltung von Zellen notwendig sind. Ihre Verfügbarkeit an der Oberfläche eines Planeten ist daher entscheidend und kann bereits in den ersten Momenten der Planetenentstehung beeinträchtigt werden.
Künstlerische Darstellung des Mars mit großen Flächen flüssigen Wassers auf seiner Oberfläche.
Selbst bei Vorhandensein von flüssigem Wasser hätte der Mars das Leben, wie wir es kennen, nicht entwickeln können.
Bildnachweis: NASA/MAVEN/The Lunar and Planetary Institute Bei der Entstehung eines Gesteinsplaneten bildet sich der Kern durch die Trennung von Materialien unter dem Einfluss der Schwerkraft. Dichte Metalle wie Eisen sinken zur Mitte, während leichtere Elemente den Mantel und die Kruste bilden. Craig Walton, Forscher an der ETH Zürich, und sein Team entdeckten, dass die Menge des während dieser Phase vorhandenen Sauerstoffs entscheidend ist. Bei zu wenig Sauerstoff verbindet sich Phosphor mit Eisen und sinkt in den Kern; bei zu viel Sauerstoff wird Stickstoff flüchtig und geht verloren. So ist ein präzises Gleichgewicht nötig, um beide Elemente an der Oberfläche zu halten, wo Leben entstehen kann.
Die Erde scheint vor etwa 4,6 Milliarden Jahren ideale Bedingungen gehabt zu haben und fiel in einen engen Bereich, in dem sowohl Phosphor als auch Stickstoff verfügbar sind. Der Mars hingegen hatte dieses Glück nicht. Den Computermodellen zufolge lagen die Sauerstoffwerte während seiner Entstehung außerhalb dieser günstigen Zone. Der Mars besitzt in seinem Mantel mehr Phosphor als die Erde, aber deutlich weniger Stickstoff, was seine Umgebung für die Entwicklung von Leben, wie wir es kennen, weniger geeignet macht.
Diese Entdeckung verändert die Art und Weise, wie Wissenschaftler nach Leben im Universum suchen. Bislang war das Vorhandensein von Wasser das Hauptkriterium. Doch selbst mit Wasser kann ein Planet chemisch ungeeignet sein, wenn essentielle Elemente wie Phosphor und Stickstoff nicht zugänglich sind. Man muss daher die chemische Zusammensetzung während der Entstehung berücksichtigen, was den Studien zur Bewohnbarkeit eine neue Dimension hinzufügt.
Um diese Bedingungen aus der Ferne zu überprüfen, können Astronomen diese Parameter abschätzen, indem sie Sterne beobachten. Die chemische Zusammensetzung eines Sterns ist ein Indikator für die der sich um ihn bildenden Planeten, da sie sich normalerweise die gleichen Materialien teilen. Um also bewohnbare Planeten zu finden, wird es relevant, Sonnensysteme mit Sternen zu untersuchen, die in ihrer Zusammensetzung unserer Sonne ähneln, wie Walton anmerkt.
Dieser Ansatz ermöglicht es, die Suche auf vielversprechendere Umgebungen zu beschränken, obwohl es, wie man an den Unterschieden zwischen Erde und Mars sieht, die sich im selben System befinden, nicht alles ist.
Indem Wissenschaftler die während der Planetenentstehung ablaufenden chemischen Prozesse besser verstehen, können sie ihre Strategien zur Erkennung bewohnbarer Welten verfeinern. Die Untersuchung unseres eigenen Sonnensystems mit seinen sehr unterschiedlichen Planeten dient dabei als wertvoller Referenzpunkt in dieser Suche.
Quelle: Nature Astronomy