Bildnachweis: NASA
Wir sind verloren. Eines Tages wird die Erde eine verbrannte Asche sein, die einen angeschwollenen roten Stern umkreist.
Dies ist das ultimative Schicksal jedes Planeten, der in der Nähe eines Hauptreihensterns wie unserer Sonne lebt. Hauptreihensterne werden mit Wasserstoff betrieben, und wenn dieser Brennstoff aufgebraucht ist, wechseln sie zu Helium und werden zu einem Roten Riesen. Während der Übergang der Sonne in einen Roten Riesen für die Erde eine traurige Nachricht ist, werden sich die eisigen Planeten in den entferntesten Regionen unseres Sonnensystems zum ersten Mal in der Wärme der Sonne sonnen.
Die Sonne wurde im Laufe ihres Lebens langsam aber stetig heller und heißer. Wenn die Sonne in etwa 4 Milliarden Jahren ein roter Riese wird, wird unsere bekannte gelbe Sonne ein leuchtendes Rot, da sie hauptsächlich die niederfrequente Energie des infraroten und sichtbaren roten Lichts emittiert. Es wird tausendmal heller werden und dennoch eine kühlere Oberflächentemperatur haben, und seine Atmosphäre wird sich ausdehnen und langsam Merkur, Venus und möglicherweise sogar die Erde verschlingen.
Während die Sonnenatmosphäre voraussichtlich die Erdumlaufbahn von 1 AE erreicht, neigen Rote Riesen dazu, viel Masse zu verlieren, und diese Welle ausgestoßener Gase könnte die Erde gerade aus der Reichweite drängen. Aber ob die Erde verzehrt oder nur versengt wird, alles Leben auf der Erde wird in Vergessenheit geraten sein.
Doch die Bedingungen, die Leben möglich machen, könnten an anderer Stelle im Sonnensystem auftreten, so ein Artikel, der in der Zeitschrift Astrobiology von S. Alan Stern, Direktor des Department of Space Studies des Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, veröffentlicht wurde. Er sagt, dass Planeten, die sich zwischen 10 und 50 AE befinden, in der bewohnbaren Zone der Roten Riesensonne liegen werden. Die bewohnbare Zone eines Sonnensystems ist die Region, in der Wasser in flüssigem Zustand bleiben kann.
Die bewohnbare Zone wird sich allmählich durch die Region von 10 bis 50 AE verschieben, wenn die Sonne heller und heller wird und sich durch ihre Phase des Roten Riesen entwickelt. Saturn, Uranus, Neptun und Pluto liegen alle innerhalb von 10 bis 50 AE, ebenso wie ihre Eismonde und die Kuipergürtel-Objekte. Aber nicht alle diese Welten werden die gleichen Chancen auf das Leben haben.
Die Aussichten für die Bewohnbarkeit auf den Gasplaneten Saturn, Neptun und Uranus werden durch den Übergang zum Roten Riesen möglicherweise nicht allzu sehr beeinträchtigt. Astronomen haben in anderen Sonnensystemen Gasplaneten entdeckt, die sehr nahe um ihren Mutterstern kreisen, und diese „heißen Jupiter“ scheinen trotz ihrer Nähe zur intensiven Strahlung an ihrer gasförmigen Atmosphäre festzuhalten. Leben, wie wir es kennen, wird wahrscheinlich nicht auf Gasplaneten vorkommen.
Stern glaubt, dass Neptuns Mond Triton, Pluto und sein Mond Charon sowie die Kuipergürtel-Objekte die besten Lebenschancen haben. Diese Körper sind reich an organischen Chemikalien, und die Hitze der Sonne des Roten Riesen wird ihre eisigen Oberflächen zu Ozeanen schmelzen.
„Wenn die Sonne ein roter Riese ist, schmelzen die Eiswelten unseres Sonnensystems und werden für Dutzende bis mehrere Hundert Millionen Jahre zu Ozeanoasen“, sagt Stern. „Unser Sonnensystem wird dann nicht wie heute eine Welt mit Oberflächenozeanen beherbergen, sondern Hunderte, für all die eisigen Monde der Riesenplaneten, und die eisigen Zwergplaneten des Kuipergürtels werden dann auch Ozeane tragen. Da die Temperatur auf Pluto dann nicht sehr anders sein wird als die Temperatur in Miami Beach jetzt, nenne ich diese Welten gerne ‚warme Plutos‘, in Analogie zu der Fülle heißer Jupiter, die in den letzten Jahren um sonnenähnliche Sterne kreisten.“
Der Einfluss der Sonne ist jedoch nicht die ganze Geschichte – die Eigenschaften eines planetarischen Körpers bestimmen wesentlich die Bewohnbarkeit. Zu diesen Eigenschaften gehören die innere Aktivität eines Planeten, das Reflexionsvermögen oder „Albedo“ eines Planeten sowie die Dicke und Zusammensetzung der Atmosphäre. Selbst wenn ein Planet alle Elemente hat, die die Bewohnbarkeit begünstigen, wird Leben nicht unbedingt erscheinen.
„Wir wissen nicht, was notwendig ist, um Leben zu beginnen“, sagt Don Brownlee, Astronom an der University of Washington in Seattle und Co-Autor des Buches „The Life and Death of Planet Earth“. Brownlee sagt, wenn nur warme, nasse Innenräume und organische Materialien benötigt werden, könnten Pluto, Triton und die Kuiper Belt Objects Leben beherbergen.
„Aber als Vorsichtsmaßnahme war das Innere der Asteroiden, die die kohlenstoffhaltigen Chondrit-Meteoriten produzierten, vielleicht Millionen von Jahren in der Frühgeschichte des Sonnensystems warm und nass“, sagt Brownlee. 'Diese Körper sind extrem reich an Wasser und organischem Material, und dennoch gibt es keinen zwingenden Beweis dafür, dass jemals ein asteroidaler Meteorit Lebewesen darin hatte.'
Die Umlaufbahn eines Planetenkörpers beeinflusst auch seine Lebenschancen. Pluto zum Beispiel hat keine schöne, regelmäßige Umlaufbahn wie die Erde. Die Umlaufbahn von Pluto ist vergleichsweise exzentrisch und variiert in der Entfernung von der Sonne. Von Januar 1979 bis Februar 1999 war Pluto näher an der Sonne als Neptun, und in hundert Jahren wird er fast doppelt so weit draußen sein wie Neptun. Diese Art von Umlaufbahn führt dazu, dass Pluto eine extreme Erwärmung im Wechsel mit einer extremen Abkühlung erfährt.
Auch die Umlaufbahn von Triton ist eigenartig. Triton ist der einzige große Mond, der rückwärts oder „retrograd“ umkreist. Triton könnte diese ungewöhnliche Umlaufbahn haben, weil es sich als Kuipergürtel-Objekt gebildet und dann von Neptuns Schwerkraft eingefangen wurde. Es ist eine instabile Allianz, da die retrograde Umlaufbahn Gezeiteninteraktionen mit Neptun erzeugt. Wissenschaftler sagen voraus, dass Triton eines Tages entweder mit Neptun zusammenstoßen oder in winzige Stücke zerfallen und einen Ring um den Planeten bilden wird.
„Die Zeitskala für den Gezeitenzerfall der Triton-Umlaufbahn ist ungewiss, sie könnte also schon in der Nähe sein oder bereits abgestürzt sein, wenn die Sonne zum Roten Riesen wird“, sagt Stern. 'Wenn Triton in der Nähe ist, wird es wahrscheinlich wie die gleiche Art von organischer Meereswelt aussehen wie Pluto.'
Die Sonne wird etwa 250 Millionen Jahre als roter Riese brennen, aber ist das genug Zeit, damit das Leben Fuß fassen kann? Während des größten Teils der Lebenszeit des Roten Riesen wird die Sonne nur 30-mal heller sein als in ihrem aktuellen Zustand. Gegen Ende der Phase des Roten Riesen wird die Sonne mehr als 1.000-mal heller und gibt gelegentlich Energieimpulse ab, die das 6.000-fache der aktuellen Helligkeit erreichen. Aber diese Periode intensiver Helligkeit wird einige Millionen Jahre dauern, oder höchstens zig Millionen Jahre.
Die Kürze der hellsten Phasen des Roten Riesen deutet Brownlee darauf hin, dass Pluto nicht viel versprechend für das Leben ist. Aufgrund der durchschnittlichen Umlaufbahn von Pluto von 40 AE müsste die Sonne 1.600-mal heller sein, damit Pluto die gleiche Sonnenstrahlung bekommt, die wir derzeit auf der Erde bekommen.
„Die Sonne wird diese Helligkeit erreichen, aber nur für einen sehr kurzen Zeitraum – nur eine Million Jahre oder so“, sagt Brownlee. „Die Oberfläche und Atmosphäre von Pluto wird aus unserer Sicht ‚verbessert‘, aber es wird für längere Zeit kein schöner Ort sein.“
Nach der Roten Riesenphase wird die Sonne schwächer und schrumpft auf die Größe der Erde und wird zu einem Weißen Zwerg. Die fernen Planeten, die sich im Licht des Roten Riesen sonnten, werden wieder zu gefrorenen Eiswelten.
Wenn also Leben in einem roten Riesensystem erscheinen soll, braucht es einen schnellen Start. Das Leben auf der Erde soll vor 3,8 Milliarden Jahren entstanden sein, etwa 800 Millionen Jahre nach der Geburt unseres Planeten. Aber das liegt wahrscheinlich daran, dass die Planeten im inneren Sonnensystem 800 Millionen Jahre schweres Asteroiden-Bombardement erlebt haben. Selbst wenn das Leben sofort begonnen hätte, hätte der frühe Regen von Asteroiden die Erde von diesem Leben gewischt.
Brownlee sagt, dass eine neue Ära des Bombardements für die äußeren Planeten beginnen könnte, weil die Sonne des Roten Riesen die große Anzahl von Kometen im Kuipergürtel stören könnte.
„Wenn die Sonne des Roten Riesen 1.000 Mal heller ist, verliert sie fast die Hälfte ihrer Masse an den Weltraum“, sagt Brownlee. „Dadurch bewegen sich umkreisende Körper nach außen. Gasverlust und andere Effekte könnten den Kuipergürtel destabilisieren und eine weitere Periode interessanter Bombardements auslösen.“
Aber Stern sagt, dass Planeten, die von einer Roten Riesensonne bewohnbar gemacht wurden, nicht so oft bombardiert werden wie die frühe Erde, weil der alte Asteroidengürtel viel mehr Material hatte als der Kuipergürtel heute.
Darüber hinaus werden die äußeren Planeten nicht die gleichen ultravioletten (UV) Werte erfahren, die die Erde ertragen musste, da Rote Riesen eine sehr geringe UV-Strahlung haben. Die höhere UV-Intensität eines Hauptsequenzsterns kann die empfindlichen Proteine und RNA-Stränge schädigen, die für den Ursprung des Lebens benötigt werden. Leben auf der Erde konnte nur unter Wasser entstehen, in Tiefen, die vor dieser Lichtintensität geschützt waren. Das Leben auf der Erde ist daher untrennbar mit flüssigem Wasser verbunden. Aber wer weiß, welche Art von Leben auf Planeten entstehen könnte, die keine UV-Abschirmung benötigen?
Stern ist der Meinung, dass wir heute auf Pluto-ähnlichen Welten, die um Rote Riesen kreisen, nach Beweisen für Leben suchen sollten. Wir wissen derzeit von 100 Millionen sonnenähnlichen Sternen in der Milchstraße, die als Rote Riesen brennen, und Stern sagt, dass alle diese Systeme bewohnbare Planeten innerhalb von 10 bis 50 AE haben könnten. „Es wäre ein guter Test für die Zeit, die benötigt wird, um Leben auf warmen, wasserreichen Welten zu erschaffen“, sagt er.
„Die Vorstellung, dass ein roter Riesenstern reich an organischen Stoffen ist, ist faszinierend und könnte sehr interessante, wenn auch kurzlebige Lebensräume bieten“, fügt Brownlee hinzu. „Aber ich bin froh, dass unsere Sonne noch einen guten Spielraum hat.“
Was kommt als nächstes
Während vieles, was wir über das äußere Sonnensystem wissen, auf Fernmessungen von erdbasierten Teleskopen basiert, erhaschten Wissenschaftler am 2. Januar 2004 einen Nahaufnahmen eines Kuipergürtel-Objekts. Die Raumsonde Stardust passierte im Umkreis von 136 Kilometern den Kometen Wild2, einen riesigen Schneeball, der den größten Teil seiner 4,6 Milliarden Jahre langen Lebensdauer im Kuipergürtel verbrachte. Wild2 umkreist jetzt hauptsächlich die Umlaufbahn von Jupiter. Brownlee, der Hauptermittler der Stardust-Mission, sagt, dass die Stardust-Bilder fantastische Oberflächendetails eines Körpers zeigen, der sowohl durch seine alte als auch durch seine jüngste Geschichte geformt wurde. Sternenstaubbilder zeigen Gas- und Staubstrahlen, die vom Kometen abschießen, während Wild2 in der starken Sonnenwärme des inneren Sonnensystems schnell zerfällt.
Um mehr über das äußere Sonnensystem zu erfahren, müssen wir ein Raumschiff zur Untersuchung dorthin schicken. 2001 wählte die NASA die Mission New Horizons zu genau diesem Zweck aus.
Stern, der leitende Ermittler der New Horizons-Mission, berichtet, dass die Montage der Raumsonde in diesem Sommer beginnen soll. Die Raumsonde soll im Januar 2006 starten und im Sommer 2015 Pluto erreichen.
Die Mission New Horizons wird es Wissenschaftlern ermöglichen, die Geologie von Pluto und Charon zu untersuchen, ihre Oberflächen zu kartieren und ihre Temperaturen zu messen. Auch die Atmosphäre von Pluto wird im Detail untersucht. Außerdem wird die Sonde die eisigen Körper im Kuipergürtel besuchen, um ähnliche Messungen durchzuführen.
Originalquelle: Astrobiologie-Magazin