Bewohnbare Zonen sind die Regionen um Sterne, einschließlich unserer eigenen Sonne, in denen die Bedingungen für die Entwicklung von Leben auf allen Gesteinsplaneten, die sie zufällig umkreisen, am günstigsten sind. Im Allgemeinen handelt es sich um Regionen, in denen die Temperaturen flüssiges Wasser auf der Oberfläche dieser Planeten ermöglichen und ideal für „Leben, wie wir es kennen“ sind. Im Einzelfall sind auch besondere Bedingungen durch die Art der Atmosphäre, geologische Gegebenheiten etc. zu berücksichtigen.
Durch die Untersuchung von Spurenelementen in den Wirtssternen haben die Forscher nun Hinweise darauf gefunden, wie sich die bewohnbaren Zonen entwickeln, und wie diese Elemente sie auch beeinflussen . Um zu bestimmen, welche Elemente in einem Stern enthalten sind, untersuchen Wissenschaftler die Wellenlängen seines Lichts. Diese Spurenelemente sind schwerer als die Gase Wasserstoff und Helium, aus denen der Stern hauptsächlich besteht. Es wird nun angenommen, dass Variationen in der Zusammensetzung dieser Sterne die bewohnbaren Zonen um sie herum beeinflussen.
Die Studie wurde von Patrick Young, einem theoretischen Astrophysiker und Astrobiologen an der Arizona State University, geleitet. Young und sein Team präsentierten ihre Ergebnisse am 11. Januar 2012 auf der Jahrestagung der American Astronomical Society in Austin, Texas. Er und seine Kollegen haben bisher mehr als hundert Zwergsterne untersucht.
Eine Fülle dieser Elemente kann beeinflussen, wie undurchsichtig das Plasma eines Sterns ist. Es wurde auch festgestellt, dass Kalzium, Natrium, Magnesium, Aluminium und Silizium kleine, aber signifikante Auswirkungen auf die Entwicklung eines Sterns haben – höhere Konzentrationen führten tendenziell zu kühleren, röteren Sternen. Young erklärt: „Die Beständigkeit von Sternen als stabile Objekte beruht auf der Erwärmung des Plasmas im Stern durch Kernfusion, um einen Druck zu erzeugen, der der nach innen gerichteten Schwerkraft entgegenwirkt. Eine höhere Opazität fängt die Fusionsenergie effizienter ein und führt zu einem kühleren Stern mit größerem Radius. Eine effizientere Energienutzung bedeutet auch, dass die nukleare Verbrennung langsamer ablaufen kann, was zu einer längeren Lebensdauer des Sterns führt.“
Die Lebensdauer der bewohnbaren Zone eines Sterns kann auch durch ein anderes Element beeinflusst werden – Sauerstoff. Young fährt fort: „Die bewohnbare Lebensdauer einer Umlaufbahn von der Größe der Erde um einen Stern mit einer Sonnenmasse beträgt nur 3,5 Milliarden Jahre für sauerstoffarme Zusammensetzungen, aber 8,5 Milliarden Jahre für sauerstoffreiche Sterne. Zum Vergleich: Wir gehen davon aus, dass die Erde noch etwa eine Milliarde Jahre, insgesamt etwa 5,5 Milliarden Jahre, bewohnbar bleibt, bevor die Sonne zu hell wird. Komplexes Leben auf der Erde entstand etwa 3,9 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung. Wenn die Erde also überhaupt repräsentativ ist, sind sauerstoffarme Sterne vielleicht keine idealen Ziele.“
Neben der bewohnbaren Zone kann die Zusammensetzung eines Sterns die letztendliche Zusammensetzung aller sich bildenden Planeten bestimmen. Das Kohlenstoff-Sauerstoff- und Magnesium-Silizium-Verhältnis von Sternen kann beeinflussen, ob ein Planet mit Magnesium oder mit Silizium beladene Tonmineralien wie Magnesiumsilikat (MgSiO3), Siliziumdioxid (SiO2), Magnesiumorthosilikat (Mg2SiO4) und Magnesiumoxid (MgO .) enthält ). Die Zusammensetzung eines Sterns kann auch eine Rolle dabei spielen, ob ein Gesteinsplanet kohlenstoffbasiertes Gestein anstelle von Silizium-basiertem Gestein wie unser Planet enthält. Sogar das Innere von Planeten könnte betroffen sein, da radioaktive Elemente bestimmen würden, ob ein Planet einen geschmolzenen oder einen festen Kern hat. Die Plattentektonik, von der angenommen wird, dass sie für die Evolution des Lebens auf der Erde wichtig ist, hängt von einem geschmolzenen Inneren ab.
Young und sein Team untersuchen jetzt 600 Sterne, die bereits bei Exoplaneten-Suchen ins Visier genommen werden. Sie planen, eine Liste der 100 besten Sterne zu erstellen, die potenziell bewohnbare Planeten haben könnten.
