Selbst wenn es Leben auf TRAPPIST-1 gibt, können wir es wahrscheinlich nicht entdecken

Wenn wir jemals Leben auf anderen Welten finden, ist es unwahrscheinlich, dass es eine mächtige Botschaft aus dem Weltraum ist. Es ist sicherlich möglich, dass eine außerirdische Zivilisation uns speziell eine Funknachricht wie eine Szene außerhalb des Kontakts sendet, aber das wahrscheinlichere Szenario ist, dass wir eine Art biologische Signatur in der Atmosphäre eines Exoplaneten beobachten, wie z. B. Sauerstoff oder Chlorophyll. Aber wie eine kürzlich veröffentlichte Studie über die arXiv Preprint-Server zeigt, könnte das schwieriger werden, als wir dachten.

Es gibt Grund zur Hoffnung. Einige Exoplaneten können wir bereits direkt abbilden und haben Moleküle wie Wasser in ihrer Atmosphäre nachgewiesen. Die Planeten, die wir direkt beobachtet haben, sind jedoch alle Gasriesen. Wir können uns noch keine erdgroßen Planeten in der bewohnbaren Zone eines Sterns vorstellen, aber es gibt einen Trick, mit dem wir ihre Atmosphären untersuchen können.

Die meisten Planeten, die wir entdeckt haben, werden durch die Transitmethode gefunden, bei der der Planet vor einem Stern vorbeizieht, wodurch die beobachtete Helligkeit des Sterns leicht abnimmt. Aber während sich der Planet vor dem Stern befindet, wird ein Teil des Sternenlichts die Atmosphäre des Planeten passieren, bevor es uns erreicht. Indem wir das Spektrum des Sterns während eines Planetentransits beobachten, können wir messen, welches Licht die Atmosphäre absorbiert. Aus den Absorptionslinien können wir die Zusammensetzung der Atmosphäre des Planeten bestimmen.

Es ist ein kleiner Effekt, aber ist er groß genug, um für Astronomen nützlich zu sein? Das ist die Frage, die diese neue Studie beantworten wollte. Für aktuelle Observatorien lautet die Antwort eindeutig nein. Daher konzentrierte sich das Team auf Simulationen von Teleskopen, die in relativ naher Zukunft in Betrieb gehen werden. Diese extrem großen Teleskope haben Spiegel von 10 Metern oder mehr, vielleicht sogar 50–100 Meter. Und während diese Teleskope in der Lage sein sollten, alle Arten von Molekülen in der Atmosphäre eines Planeten zu erkennen, konzentrierte sich das Team auf Sauerstoff. Sauerstoff ist in einer Atmosphäre instabil, weil er so stark mit anderen Materialien reagiert. Auf der Erde wird atmosphärischer Sauerstoff durch Lebewesen ergänzt. Wenn wir Sauerstoff in der Atmosphäre eines Exoplaneten nachweisen, ist das ein guter Indikator dafür, dass dort Leben sein könnte.

Die gute Nachricht ist, dass diese zukünftigen großen Teleskope in der Lage sein würden, Sauerstoff in einer exoplanetaren Atmosphäre zu beobachten. Die Atmosphäre müsste einigermaßen transparent und dick sein, aber es ist möglich. Die schlechte Nachricht ist, dass Astronomen eine Menge Zeit haben werden, um das Signal aus dem Rauschen herauszufiltern. Selbst diese großen Teleskope erfassen nur wenige Pixel Licht von einem Stern, und atmosphärische Beobachtungen können nur stattfinden, während sich der Planet bewegt. Das bedeutet, dass Astronomen mehrere Transite beobachten müssen, um das Signal innerhalb des Rauschens zu finden. Möglicherweise Hunderte von ihnen.

Als Beispiel betrachtete das Team ein Planetensystem namens TRAPPIST-1. Es ist etwa 40 Lichtjahre entfernt und hat 7 Planeten, die ungefähr so ​​groß sind wie die Erde. Vier von ihnen kreisen innerhalb der bewohnbaren Zone des Sterns. Da TRAPPIST-1 ein roter Zwergstern ist, liegt die bewohnbare Zone ziemlich nahe am Stern, und die potenziell bewohnbaren Welten haben Umlaufzeiten zwischen 4 und 12 Tagen. Wenn wir davon ausgehen, dass diese Planeten eine erdähnliche Atmosphäre mit viel freiem Sauerstoff haben, würde es Tausende von Transits erfordern, um ein positives Ergebnis zu erzielen. Das Team betrachtete eine 3-Sigma-Sicherheitsschwelle und stellte fest, dass es zwischen 16 und 55 Jahren an Beobachtungen dauern würde, um den atmosphärischen Sauerstoff zu bestätigen, und das unter Verwendung von Teleskopen, die noch nicht gebaut wurden.