Machen giftige Gase fortgeschrittenes außerirdisches Leben weniger wahrscheinlich?

Planeten im Orbit um einen Stern.

Künstlerisches Konzept der 7 bekannten erdgroßen Planeten in derTRAPPIST-1System. Drei dieser Planeten befinden sich in der bewohnbaren Zone, aber wir wissen noch nicht, welche Arten von Gasen sich in der Atmosphäre der Planeten befinden. Bild über R. Hurt/NASA/JPL-Caltech/UC Riverside.


Wie verbreitet ist Leben im Universum? Wir kennen die Antwort immer noch nicht, aber weitere Forschungen scheinen darauf hinzudeuten, dass essollenEs gibt viele Planeten (und Monde) da draußen, die in der Lage sind, irgendeine Form der Biologie zu unterstützen. Aber was ist im Besonderen mit dem fortgeschrittenen Leben? EINneue Studielegt nahe, dass die Zahl der Welten mit höher entwickelten, komplexen Lebensformen geringer sein könnte, als manche Leute hoffen.

Diepeer-reviewedDie Ergebnisse stammen von Forschern der University of California Riverside (UCR) und weisen darauf hin, dass sich auf vielen Planeten möglicherweise giftige Gase in ihrer Atmosphäre ansammeln, die die Entwicklung fortgeschritteneren Lebens erschweren würden. Diese Ergebnisse warenveröffentlichtinDas Astrophysikalische Journalam 10.06.2019.


EntsprechendTimothy Lyons, ein Biogeochemiker an der UCR:

Dies ist das erste Mal, dass die physiologischen Grenzen des Lebens auf der Erde berücksichtigt wurden, um die Verteilung von komplexem Leben anderswo im Universum vorherzusagen.

Die Forschung hat Auswirkungen auf die „bewohnbare Zone“, die Region um einen Stern, in der die Temperaturen flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines felsigen Planeten ermöglichen könnten. Hohe Konzentrationen an toxischen Gasen können diese Zone eingrenzen oder in einigen Fällen sogar eliminieren. Wie Lyons erklärte:

Stellen Sie sich eine „bewohnbare Zone für komplexes Leben“ vor, die als sichere Zone definiert ist, in der es plausibel wäre, reiche Ökosysteme zu unterstützen, wie wir sie heute auf der Erde finden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass komplexe Ökosysteme wie unseres in den meisten Regionen der traditionell definierten habitablen Zone nicht existieren können.




Diagramm mit Breite und Entfernung von bewohnbaren Zonen für 5 Sternarten.

Diagramm, das die Grenzen der traditionellen bewohnbaren Zone zusammen mit Sterntypen und einigen bekannten Exoplanetenbeispielen darstellt. Bild über Chester Harman/Wikipedia/ CC-BY-SA 4.0.

Die Forscher verwendeten Computermodelle, um das atmosphärische Klima und die Photochemie unter verschiedenen planetaren Bedingungen zu untersuchen. Eines der gefährlichsten Gase ist Kohlendioxid. Planeten, die weit von ihrem Stern entfernt sind – einschließlich der Erde – brauchen es, um Temperaturen über dem Gefrierpunkt zu halten, da es ein großes Treibhausgas ist.

Aber es gibt einen Haken für Planeten, die weiter von ihren Sternen entfernt sind als die Erde. Sie würden mehr Kohlendioxid benötigen, um die Temperaturen warm zu halten, aber zu viel des Gases kann für fortgeschrittenere Lebensformen wie Tiere und Menschen tödlich sein. WieEdward Schwieterman, der Hauptautor der Studie, bemerkte:

Um flüssiges Wasser am äußeren Rand der konventionellen bewohnbaren Zone zu erhalten, würde ein Planet zehntausendmal mehr Kohlendioxid benötigen, als die Erde heute hat. Das liegt weit über den Werten, von denen bekannt ist, dass sie für das menschliche und tierische Leben auf der Erde giftig sind.


Für ein einfacheres Tierleben kann diese Art von Kohlendioxid die traditionelle bewohnbare Zone auf etwa die Hälfte schrumpfen. Für höher entwickelte Tiere oder Menschen wird die bewohnbare Zone auf weniger als ein Drittel reduziert.

Naher Halbmond, ferne Sonne mit Punkten für andere Planeten.

Konzept des Künstlers vonKepler-186f, der erste erdgroße Exoplanet, der in der bewohnbaren Zone seines Sterns umkreist wurde. Solche Welten können Leben unterstützen, aber giftige Gase könnten die Entwicklung dieses Lebens einschränken. Bild über NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech/Astronomie.

Ein weiteres tödliches Gas ist Kohlenmonoxid. Auf der Erde gibt es nicht viel davon, weil die Sonne chemische Reaktionen in der Atmosphäre auslöst, die sie zerstören. Aber für einige Planeten, die umkreisenrote zwergsterne– kleiner und kühler als die Sonne – die intensive ultraviolette Strahlung kann in ihrer Atmosphäre giftige Mengen an Kohlenmonoxid erzeugen. Wie Schwietermann sagte:

Dies wären sicherlich keine guten Orte für menschliches oder tierisches Leben, wie wir es auf der Erde kennen.


Dieselben Forscher stellten jedoch bereits früher fest, dass mikrobielles Lebenkönnte gut gehenin einer solchen Umgebung.

Wie können wir also bestimmen, welche Exoplaneten aufgrund von Faktoren wie giftigen Gasen für das Leben geeignet sein könnten und welche wahrscheinlich nicht? Die einzige Möglichkeit, dies derzeit zu tun, besteht darin, ihre Atmosphären mit Teleskopen aus der Ferne zu untersuchen. WieChristoph Reinhard, ein weiterer Co-Autor des neuen Papiers, sagte:

Unsere Entdeckungen bieten eine Möglichkeit, zu entscheiden, welchen dieser unzähligen Planeten wir genauer beobachten sollten. Wir könnten ansonsten bewohnbare Planeten mit Kohlendioxid- oder Kohlenmonoxidwerten identifizieren, die wahrscheinlich zu hoch sind, um komplexes Leben zu unterstützen.

Wie zu erwarten wäre, wäre das Leben am leichtesten zu entdecken, das auf der Oberfläche des Planeten lebt und seine Atmosphäre wie auf der Erde verändert. Wenn ein Planet nur im Untergrund Leben hat (wiekönnenB. bei Mars oder Ozeanmonden wie Europa und Enceladus), wäre das viel schwieriger zu finden, insbesondere aus vielen Lichtjahren Entfernung. Wenn es sehr fortschrittliches Leben gäbe, wie in einer Zivilisation, die so entwickelt ist oder mehr als die Menschheit, könnten sie von ihrenTechnosignaturenoder andere Auswirkungen auf die Umwelt des Planeten. Aber fortgeschrittenes Leben erfordert günstige planetarische Bedingungen.

Zweig mit vier jungen grünen Blättchen, die durch Sonnenlicht von hinten beleuchtet werden.

Auf der Erde ist Kohlendioxid für das Pflanzenleben unerlässlich, das es aus der Luft aufnimmt und es dann mit Wasser und Licht kombiniert, um Kohlenhydrate zu bilden, der Prozess, der als . bekannt istPhotosynthese. Aber zu viel Kohlendioxid kann für komplexere Lebensformen tödlich sein. Bild über Jason Samfield/Flickr/CC BY-NC-SA/Die Unterhaltung.

Die neue Studie kann dazu beitragen, Grenzen dafür zu setzen, welche Art von Leben sich in Abhängigkeit von der Toxizität der Atmosphären ihrer Planeten entwickeln kann. Es ist auch eine Erinnerung daran, wie wertvoll unser eigener Planet ist, der voller Leben in vielen unglaublich unterschiedlichen Formen ist. Wie von Schwieterman bemerkt:

Ich denke, zu zeigen, wie selten und besonders unser Planet ist, erhöht nur die Argumente für seinen Schutz. Soweit wir wissen, ist die Erde der einzige Planet im Universum, der menschliches Leben aufrechterhalten kann.

Fazit: Obwohl wir noch nicht wissen, wie häufig Leben im Universum vorkommt oder nicht, wird die Bestimmung der Planeten mit reichlich giftigen Gasen in ihrer Atmosphäre helfen, die Suche einzugrenzen, insbesondere nach komplexeren Arten von Leben, die an erinnern die auf der Erde.

Quelle: Eine begrenzt bewohnbare Zone für komplexes Leben

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