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Astrobiologie: Exoplanetenfarbe kann dortige Lebensbedingungen verraten

Extrasolarer Planet

Aus der Ferne betrachtet zeigt sich die Erde als ein winziger, hellblauer Fleck, während sich der Mars in roter Farbe präsentiert. Was die Farbe eines Planeten über die dortigen Lebensbedingungen aussagt, haben Lisa Kaltenegger und Siddharth Hegde vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg nun untersucht. Anhand ihrer Ergebnisse ließen sich aus den in fernen Sonnensystemen aufgespürten Welten viel versprechende Kandidaten für einen Erdzwilling herausfiltern.

Die Erde als winziger Fleck
Die Erde als winziger Fleck | Die Raumsonde Voyager 1 nahm dieses Bild der Erde auf, nachdem sie sich 1990 rund sechs Milliarden Kilometer von ihr entfernt hatte.

Die beiden Forscher machten sich bei ihrer Studie zunutze, dass verschiedene Oberflächenmerkmale auf einem Planeten das Licht in unterschiedlicher Weise reflektieren. Im Reflexionsspektrum der Erde verrät sich Vegetation beispielsweise durch die sogenannte Red Edge: Das Chlorophyll in den Pflanzen absorbiert stark im roten Spektralbereich, während die Zellstruktur das Licht im nahen Infrarotbereich verstärkt reflektiert. Kaltenegger und Hegde erweiterten diese bereits bekannte Ferndiagnose nun auch um die Regionen eines Planeten, denen nur extreme Formen des Lebens standhalten können – wie Wüsten, Salzseen oder Schnee und Eis. Auch diese Landstriche würden charakteristische Spuren im sichtbaren Spektrum erzeugen, berichtet das Team.

Bedingung für eine solche Fernanalyse sei aber, dass nicht allzu viele Wolken die Sicht versperren oder aber die Daten ausreichend gut seien, um den Beitrag der Wolken herauszurechnen. Zudem müsse ein extrasolarer Gesteinsplanet eine erdähnliche Atmosphäre besitzen, um die Referenzwerte von der Erde verwenden zu können. Letztere ermittelten Kaltenegger und Hegde nun für verschiedene Klassen von Extremophilen – also Organismen, die sich auf der Erde an unwirtliche physikalische oder geochemische Extreme angepasst haben, darunter Flechten und Bakterienmatten. Zudem zogen sie auch die Reflexionsspektren der möglichen Habitate dieser Mikroorganismen in ihre Analyse ein, unter anderem verschiedene Gesteine, Sand, Schnee und Salz. Auf Basis dieser Daten schätzte das Team dann die Farbe von erdähnlichen Exoplaneten ab, deren Oberfläche jeweils zu einem bestimmten Prozentsatz mit Wasser, Vegetation, Wüste und so weiter bedeckt ist.

Den Ergebnissen zufolge sollte es möglich sein, die verschiedenen Oberflächentypen anhand der von ihnen in verschiedenen Wellenlängenbereichen reflektierten Lichtmenge zu unterscheiden. Allerdings sei das Auffinden von verdächtigen Signaturen im Reflexionsspektrum eines Exoplaneten noch kein sicherer Hinweis auf Leben, schreiben Kaltenegger und Hegde. Erst die Kombination mit Biosignaturen in der Atmosphäre könne diese Annahme bestätigen. Dennoch ließen sich mithilfe der nun vorgestellten Technik potenzielle Erdzwillinge aussieben, um sie dann eingehender zu erforschen.

Bislang haben Astronomen erst wenige erdähnliche Planeten in der bewohnbaren Zone ihrer Heimatsterne aufgespürt. Durch die immer leistungsstärkeren Teleskope und Raumsonden dürfte deren Zahl in den kommenden Monaten und Jahren allerdings rasant ansteigen.

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  • Quellen
Astrobiology, im Druck

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