Bei der Suche nach außerirdischem Leben konzentrieren sich Astronomen auf einen speziellen orbitalen Bereich um Sterne, in dem die Temperaturen flüssiges Wasser auf der Oberfläche ermöglichen. Dieser Ansatz hat die Untersuchung von Exoplaneten geleitet, aber es zeichnet sich heute eine neue Konzeption ab, die das Panorama erheblich erweitert.
Eine kürzlich im
The Astrophysical Journal veröffentlichte Studie schlägt vor, diese konventionellen Grenzen grundlegend zu überarbeiten. Der Astrophysiker Amri Wandel und sein Team nutzten Klimamodelle, um zu untersuchen, wie sich Wärme auf Planeten mit extremen Bedingungen verteilt. Ihre Berechnungen zeigen, dass die Präsenz von flüssigem Wasser nicht nur von der Entfernung zum Stern abhängt, sondern auch von internen oder atmosphärischen Mechanismen, die Gebiete erwärmen können, die bisher für unbewohnbar gehalten wurden.
Nehmen wir das Beispiel von Planeten in gebundener Rotation, die ihrem Stern immer dieselbe Seite zuwenden. Eine Hemisphäre befindet sich in permanentem Tag, die andere in ewiger Nacht. Man stellte sich vor, dass diese Welten auf der einen Seite zu heiß und auf der anderen zu kalt für flüssiges Wasser seien. Doch die Modelle zeigen, dass die auf der Tagseite angesammelte Wärme durch die Atmosphäre zur Nachtseite transportiert werden kann.
Dies könnte lokal Temperaturen über dem Gefrierpunkt und somit flüssiges Wasser aufrechterhalten, selbst auf Planeten, die sehr nah um ihren Stern kreisen.
Ebenso könnten Planeten, die sich weit jenseits der klassischen habitablen Zone befinden, wo es für Oberflächenwasser zu kalt ist, flüssige Reservoirs unter dicken Eisschichten verbergen. Die innere Wärme dieser Welten oder das Schmelzen an der Basis der Eiskappen könnte Seen unter der gefrorenen Oberfläche schaffen.
Diese isolierten Umgebungen würden stabile Bedingungen bieten, geschützt vor stellaren Strahlungen, und die Anzahl potenzieller Kandidaten für die Beherbergung von Lebensformen vervielfachen.
Diese erweiterte Sichtweise erhält ein interessantes Echo durch die neuesten Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops. Es hat Wasserdampf in der Atmosphäre einiger heißer Exoplaneten entdeckt, die um rote Zwerge kreisen – Welten, die die alten Modelle jedoch außerhalb der habitablen Zone platzierten. Diese Entdeckungen stützen die Idee, dass Wasser unter Bedingungen persistieren kann, die man zuvor für zu extrem hielt.
Die traditionelle habitable Zone ist durch das orange Band dargestellt. Die Ellipsen zeigen die möglichen Erweiterungen dieser Zone gemäß der neuen Studie, abhängig von der Entfernung zum Stern und seinem Typ.
Bildnachweis: Amri Wandel
Indem sie die Kriterien der habitablen Zone überdenkt, ermutigt diese Studie also dazu, das Feld der Untersuchungen zu erweitern. Welten, die früher ausgeschlossen wurden, könnten letztendlich eine genaue Untersuchung verdienen. Das garantiert nicht die Anwesenheit von Leben, bedeutet aber, dass die Orte, an denen danach gesucht werden sollte, wahrscheinlich viel zahlreicher sind als gedacht.
Ozeane unter dem Eis im Sonnensystem und darüber hinaus
Das Prinzip, dass flüssiges Wasser unter einer dicken Eisschicht existieren kann, findet Veranschaulichungen in unserem eigenen Sonnensystem. Monde wie Europa, um Jupiter, oder Enceladus, um Saturn, sind markante Beispiele dafür. Die durch Gezeitenkräfte erzeugte Wärme, die auf die gravitative Anziehung des Gasriesen zurückzuführen ist, um den sie kreisen, hält ihre inneren Ozeane unter einer Eiskruste in flüssigem Zustand.
Dieser Mechanismus kann viele kalte Exoplaneten betreffen, die weit von ihrem Stern entfernt sind. Selbst wenn die Oberfläche gefroren ist, kann die innere Wärme aus der Entstehung des Planeten oder dem Zerfall radioaktiver Elemente in seinem Kern ausreichen, um das Eis in der Tiefe zu schmelzen. So könnten sich ausgedehnte Reservoirs flüssigen Wassers bilden, isoliert von der äußeren stellaren Umgebung.
Diese Ozeane unter dem Eis repräsentieren möglicherweise über sehr lange Zeiträume stabile Milieus. Geschützt vor schädlicher stellarer Strahlung und extremen Temperaturschwankungen könnten sie sogar in der Nähe möglicher hydrothermaler Quellen die Bedingungen für das Auftreten biologischer Reaktionen bieten.
Die Suche nach solchen Welten beruht auf indirekten Techniken, wie der Analyse der Oberflächenzusammensetzung. Die Detektion von Wasserdampf-Geysiren, ähnlich denen, die auf Enceladus beobachtet wurden, wäre somit ein wichtiger Hinweis auf die Präsenz eines solchen verborgenen Ozeans auf einem fernen Exoplaneten.
Quelle: The Astrophysical Journal