Es könnte Hunderte mehr eisige Welten mit Leben geben als auf felsigen Planeten da draußen in der Galaxis
Bei der Jagd nach außerirdischem Leben neigen Wissenschaftler dazu, den sogenannten „Low-hanging Fruit-Ansatz“ zu verfolgen. Dies besteht darin, nach Bedingungen zu suchen, die denen ähnlich sind, die wir hier auf der Erde erleben, zu denen Sauerstoff, organische Moleküle und viel flüssiges Wasser gehören. Interessanterweise sind einige der Orte, an denen diese Zutaten im Überfluss vorhanden sind, das Innere von eisigen Monden wie Europa , Ganymed , Enceladus und Titan .
Während es in unserem Sonnensystem nur einen terrestrischen Planeten gibt, der in der Lage ist, Leben zu erhalten (Erde), gibt es mehrere “ Ozeanwelten “ wie diese Monde. Noch einen Schritt weiter geht ein Forscherteam der Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) durchgeführt eine Studie das zeigte, dass potenziell bewohnbare Eismonde mit inneren Ozeanen weitaus wahrscheinlicher sind als terrestrische Planeten im Universum.
Die Studie mit dem Titel „ Unterirdisches Exolife “, wurde von Manasvi Lingam und Abraham Loeb von der Harvard-Smithsonain-Zentrum für Astrophysik (CfA) und die Institut für Theorie und Informatik (ITC) an der Harvard University. Für ihre Studie betrachten die Autoren all das, was eine zirkumstellare bewohnbare Zone (auch bekannt als ' Goldlöckchen-Zone “) und die Wahrscheinlichkeit, dass es Leben in Monden mit inneren Ozeanen gibt.
Ausschnitt aus dem Inneren des Saturnmondes Enceladus. Bildnachweis: ESA
Zunächst sprechen Lingam und Loeb die Tendenz an, habitable Zones (HZs) mit Bewohnbarkeit zu verwechseln oder die beiden Konzepte als austauschbar zu behandeln. Planeten, die sich innerhalb einer HZ befinden, sind beispielsweise nicht unbedingt in der Lage, Leben zu unterstützen – Mars und Venus sind in dieser Hinsicht perfekte Beispiele. Während der Mars zu kalt und seine Atmosphäre zu dünn ist, um Leben zu ermöglichen, erlitt die Venus einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt, der sie zu einem heißen, höllischen Ort machte.
Auf der anderen Seite wurde festgestellt, dass Körper, die sich außerhalb von HZs befinden, in der Lage sind, flüssiges Wasser und die notwendigen Zutaten zu haben, um Leben hervorzubringen. In diesem Fall die Monde von Europa, Ganymed, Enceladus, Dion , Titan und einige andere dienen als perfekte Beispiele. Dank der Verbreitung von Wasser und geothermischer Erwärmung durch Gezeitenkräfte haben alle diese Monde innere Ozeane, die das Leben sehr gut unterstützen könnten.
Lingam, ein Postdoktorand am ITC und CfA und Hauptautor der Studie, sagte gegenüber Universe Today per E-Mail:
„Der konventionelle Begriff der planetaren Bewohnbarkeit ist die habitable Zone (HZ), nämlich das Konzept, dass der „Planet“ in der richtigen Entfernung vom Stern liegen muss, damit er flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche haben kann. Diese Definition geht jedoch davon aus, dass das Leben: (a) oberflächenbasiert, (b) auf einem Planeten, der einen Stern umkreist, und (c) auf flüssigem Wasser (als Lösungsmittel) und Kohlenstoffverbindungen basiert. Im Gegensatz dazu lockert unsere Arbeit die Annahmen (a) und (b), obwohl wir weiterhin (c) beibehalten.“
Als solche erweitern Lingam und Loeb ihre Betrachtung der Bewohnbarkeit, um Welten einzubeziehen, die unterirdische Biosphären haben könnten. Solche Umgebungen gehen über Eismonde wie Europa und Enceladus hinaus und könnten viele andere Arten tiefer unterirdischer Umgebungen umfassen. Darüber hinaus wurde auch spekuliert, dass Leben in Titans Methanseen (d. h. methanogene Organismen). Lingam und Loeb entschieden sich jedoch, sich stattdessen auf eisige Monde zu konzentrieren.
Ein „Echtfarben“-Bild der Oberfläche von Jupiters Mond Europa, wie es von der Raumsonde Galileo gesehen wird. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute
„Obwohl wir das Leben in unterirdischen Ozeanen unter Eis-/Gesteinshüllen betrachten, könnte Leben auch in hydratisierten Gesteinen (d. h. mit Wasser) unter der Oberfläche existieren; Letzteres wird manchmal als unterirdisches Leben bezeichnet“, sagte Lingam. „Wir haben uns nicht mit der zweiten Möglichkeit befasst, da viele der Schlussfolgerungen (aber nicht alle) für unterirdische Ozeane auch auf diese Welten anwendbar sind. Ebenso berücksichtigen wir, wie oben erwähnt, keine Lebensformen, die auf exotischen Chemikalien und Lösungsmitteln basieren, da ihre Eigenschaften nicht einfach vorherzusagen sind.“
Letztendlich entschieden sich Lingam und Loeb dafür, sich auf Welten zu konzentrieren, die Sterne umkreisen und wahrscheinlich unterirdisches Leben enthalten, das die Menschheit erkennen kann. Anschließend untersuchten sie die Wahrscheinlichkeit, dass solche Körper bewohnbar sind, welche Vorteile und Herausforderungen das Leben in diesen Umgebungen haben wird und wie wahrscheinlich es ist, dass solche Welten außerhalb unseres Sonnensystems existieren (im Vergleich zu potenziell bewohnbaren terrestrischen Planeten).
Für den Anfang haben „Ocean Worlds“ mehrere Vorteile, wenn es um die Unterstützung des Lebens geht. Innerhalb des Jupiter-Systems (Jupiter und seine Monde) ist Strahlung ein großes Problem, das darauf zurückzuführen ist, dass geladene Teilchen im starken Magnetfeld des Gasriesen gefangen werden. Zwischen dieser und der schwachen Atmosphäre des Mondes würde es das Leben an der Oberfläche sehr schwer haben, aber das Leben unter dem Eis würde viel besser abschneiden.
„Ein großer Vorteil von Eiswelten ist, dass die unterirdischen Ozeane größtenteils von der Oberfläche abgeschottet sind“, sagt Lingam. 'Daher ist es unwahrscheinlich, dass UV-Strahlung und kosmische Strahlung (energetische Partikel), die in hohen Dosen für das oberflächenbasierte Leben typischerweise schädlich sind, das mutmaßliche Leben in diesen unterirdischen Ozeanen beeinflussen.'
Künstlerisches Rendering, das einen inneren Querschnitt der Kruste von Enceladus zeigt, der zeigt, wie hydrothermale Aktivität die Wasserfahnen an der Mondoberfläche verursachen kann. Credits: NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute
„Auf der negativen Seite“, fuhr er fort, „könnte das Fehlen von Sonnenlicht als reichlicher Energiequelle zu einer Biosphäre führen, die weit weniger Organismen (pro Volumeneinheit) hat als die Erde. Darüber hinaus sind die meisten Organismen in diesen Biosphären wahrscheinlich mikrobiell, und die Wahrscheinlichkeit, dass sich komplexes Leben entwickelt, ist im Vergleich zur Erde möglicherweise gering. Ein weiteres Problem ist die potenzielle Verfügbarkeit von lebensnotwendigen Nährstoffen (z. B. Phosphor); wir vermuten, dass diese Nährstoffe auf diesen Welten möglicherweise nur in geringeren Konzentrationen als auf der Erde verfügbar sind.“
Am Ende stellten Lingam und Loeb fest, dass eine Vielzahl von Welten mit Eispanzern von mäßiger Dicke in einer Vielzahl von Lebensräumen im gesamten Kosmos existieren können. Basierend auf der statistischen Wahrscheinlichkeit solcher Welten kamen sie zu dem Schluss, dass „Ozeanwelten“ wie Europa, Enceladus und andere etwa 1000-mal häufiger vorkommen als Gesteinsplaneten, die innerhalb der HZs von Sternen existieren.
Diese Ergebnisse haben einige drastische Auswirkungen auf die Suche nach außerirdischem und extrasolarem Leben. Es hat auch erhebliche Auswirkungen darauf, wie Leben im Universum verteilt werden kann. Lingam fasste zusammen:
„Wir kommen zu dem Schluss, dass das Leben auf diesen Welten zweifellos vor bemerkenswerten Herausforderungen stehen wird. Andererseits gibt es jedoch keinen definitiven Faktor, der die Entwicklung von Leben (insbesondere mikrobiellem Leben) auf diesen Planeten und Monden verhindert. In Bezug auf Panspermie haben wir die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass ein frei schwebender Planet mit unterirdischem Exoleben vorübergehend von einem Stern „eingefangen“ werden könnte und dass er vielleicht andere Planeten (die diesen Stern umkreisen) mit Leben säen. Da es viele Variablen gibt, können nicht alle genau quantifiziert werden.“
Ein neues Instrument namens Search for Extra-Terrestrial Genomes (STEG)
wird entwickelt, um Beweise für Leben auf anderen Welten zu finden. Bildnachweis: NASA/Jenny Mottor
Professor Leob – Frank B. Baird Jr. Professor of Science an der Harvard University, Direktor des ITC und Co-Autor der Studie – fügte hinzu, dass die Suche nach Beispielen für dieses Leben seine eigenen Herausforderungen darstellt. Wie er Universe Today per E-Mail sagte:
„Es ist sehr schwierig, das Leben unter der Oberfläche mit Teleskopen aus der Ferne (aus großer Entfernung) zu entdecken. Man könnte nach überschüssiger Wärme suchen, aber die kann aus natürlichen Quellen wie Vulkanen resultieren. Der zuverlässigste Weg, unterirdisches Leben zu finden, besteht darin, auf einem solchen Planeten oder Mond zu landen und den Oberflächeneisschild zu durchbohren. Dies ist der Ansatz, der für eine zukünftige NASA-Mission nach Europa im Sonnensystem in Betracht gezogen wird.“
Lingam und Loeb untersuchten die Auswirkungen auf Panspermie weiter und überlegten auch, was passieren könnte, wenn ein Planet wie die Erde jemals aus dem Sonnensystem geworfen würde. Wie sie in ihrer Studie festhalten, haben frühere Forschungen gezeigt, wie Planeten mit dicken Atmosphären oder unterirdischen Ozeanen immer noch Leben unterstützen könnten, während sie im interstellaren Raum schweben. Wie Loeb erklärte, überlegten sie auch, was passieren würde, wenn dies eines Tages mit der Erde passieren würde:
„Eine interessante Frage ist, was mit der Erde passieren würde, wenn sie vom Sonnensystem in den kalten Weltraum geschleudert würde, ohne von der Sonne erwärmt zu werden. Wir haben herausgefunden, dass die Ozeane bis zu einer Tiefe von 4,4 Kilometern gefrieren würden, aber in den tiefsten Regionen des Erdozeans, wie dem Marianengraben, würden Taschen mit flüssigem Wasser überleben, und in diesen verbleibenden unterirdischen Seen könnte Leben überleben. Dies impliziert, dass unterirdisches Leben zwischen Planetensystemen übertragen werden könnte.“
Die Drake-Gleichung, eine mathematische Formel für die Wahrscheinlichkeit, Leben oder fortgeschrittene Zivilisationen im Universum zu finden. Kredit: University of Rochester
Diese Studie dient auch als Erinnerung daran, dass die Menschheit, die mehr vom Sonnensystem erforscht (hauptsächlich um außerirdisches Leben zu finden), was wir finden, auch Auswirkungen auf die Jagd nach Leben im Rest des Universums hat. Dies ist einer der Vorteile des „Low Hanging Fruit“-Ansatzes. Was wir nicht wissen, ist informiert, aber was wir tun, und was wir finden, hilft uns, unsere Erwartungen darüber zu bestimmen, was wir sonst noch finden könnten.
Und natürlich ist es ein sehr großes Universum da draußen. Was wir vielleicht finden, geht wahrscheinlich weit über das hinaus, was wir derzeit erkennen können!
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