Astrophysiker erforschen Zusammenhänge zwischen Luftsauerstoff und der Entdeckung außerirdischer Technologie auf fernen Planeten

Um das Potenzial für Leben außerhalb der Erde zu verstehen, weiten Forscher ihre Suche aus, um nicht nur biologische, sondern auch technologische Marker einzubeziehen. Während Astrobiologen schon seit langem die Bedeutung von Sauerstoff für das Leben, wie wir es kennen, erkannt haben, könnte Sauerstoff auch ein Schlüssel zur Erschließung fortschrittlicher Technologien auf planetarischer Ebene sein.

In einer neuen Perspektive veröffentlicht In NaturastronomieAdam Frank, Helen F. und Fred H. Gowen Professor für Physik und Astronomie an der University of Rochester und Autor von The Little Book of Aliens (Harper, 2023), und Amedeo Balbi, außerordentlicher Professor für Astronomie und Astrophysik an der University of Rochester Die Universität Roma Tor Vergata, Italien, skizzieren die Zusammenhänge zwischen Luftsauerstoff und dem möglichen Aufstieg fortschrittlicher Technologie auf fernen Planeten.

„Wir sind bereit, Lebenszeichen auf fremden Welten zu finden“, sagt Frank. „Aber wie verraten uns die Bedingungen auf einem Planeten die Möglichkeiten für intelligentes, technologieproduzierendes Leben?“

„In unserer Arbeit untersuchen wir, ob eine atmosphärische Zusammensetzung mit der Anwesenheit fortschrittlicher Technologie vereinbar wäre“, sagt Balbi. „Wir haben festgestellt, dass die atmosphärischen Anforderungen recht streng sein können.“

Kosmische Technosphären entzünden

Frank und Balbi gehen davon aus, dass Sauerstoff über seine Notwendigkeit für Atmung und Stoffwechsel in vielzelligen Organismen hinaus entscheidend für die Entstehung von Feuer ist – und Feuer ein Markenzeichen einer technologischen Zivilisation ist. Sie befassen sich mit dem Konzept der „Technosphären“, weitläufiger Bereiche fortschrittlicher Technologie, die verräterische Zeichen – sogenannte „Technosignaturen“ – außerirdischer Intelligenz aussenden.

Auf der Erde erforderte die Entwicklung der Technologie einen einfachen Zugang zur Verbrennung unter freiem Himmel – dem Prozess im Herzen des Feuers, bei dem etwas durch die Kombination eines Brennstoffs und eines Oxidationsmittels, normalerweise Sauerstoff, verbrannt wird. Ob beim Kochen, beim Schmieden von Metallen für Bauwerke, bei der Herstellung von Materialien für Häuser oder bei der Gewinnung von Energie durch die Verbrennung von Brennstoffen – die Verbrennung ist die treibende Kraft hinter den Industriegesellschaften.

Bei der Rückverfolgung der Erdgeschichte stellten die Forscher fest, dass der kontrollierte Einsatz von Feuer und die daraus resultierenden metallurgischen Fortschritte nur möglich waren, wenn der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre 18 Prozent erreichte oder überstieg. Das bedeutet, dass nur Planeten mit erheblichen Sauerstoffkonzentrationen in der Lage sein werden, fortgeschrittene Technosphären zu entwickeln und somit erkennbare Technosignaturen zu hinterlassen.

Der Sauerstoffengpass

Der Sauerstoffgehalt, der für die biologische Aufrechterhaltung von komplexem Leben und Intelligenz erforderlich ist, ist nicht so hoch wie der für Technologie erforderliche Wert. Daher kann eine Spezies zwar in einer Welt ohne Sauerstoff entstehen, aber nicht zu einer technologischen Spezies werden an die Forscher.

„In einer Welt, in der es keinen Sauerstoff gibt, kann man vielleicht Biologie – vielleicht sogar intelligente Lebewesen – bekommen“, sagt Frank, „aber ohne eine bereitstehende Feuerquelle wird man sich nie weiter entwickeln.“ Technologie, weil höhere Technologie Brennstoff und Schmelzen erfordert.

Hier kommt der „Sauerstoffengpass“ ins Spiel, ein Begriff, den die Forscher geprägt haben, um die kritische Schwelle zu beschreiben, die Welten, die in der Lage sind, technologische Zivilisationen zu fördern, von solchen trennt, die es nicht schaffen. Das heißt, der Sauerstoffgehalt stellt einen Engpass dar, der die Entwicklung fortschrittlicher Technologien behindert.

„Das Vorhandensein eines hohen Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre ist wie ein Engpass, den man überwinden muss, um eine technologische Spezies zu haben“, sagt Frank. „Alles andere kann man hinkriegen, aber wenn es keinen Sauerstoff in der Atmosphäre gibt, wird es keine technologische Spezies geben.“

Außerirdische Hotspots im Visier

Die Forschung, die sich mit einem bisher unerforschten Aspekt im kosmischen Streben nach intelligentem Leben befasst, unterstreicht die Notwendigkeit, Planeten mit hohem Sauerstoffgehalt bei der Suche nach außerirdischen Technosignaturen Vorrang einzuräumen.

„Planeten mit hohem Sauerstoffgehalt sollten vorrangig ins Visier genommen werden, da das Vorhandensein oder Fehlen eines hohen Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre von Exoplaneten ein wichtiger Hinweis auf die Suche nach potenziellen Technosignaturen sein könnte“, sagt Frank.

„Die Auswirkungen der Entdeckung intelligenten, technologischen Lebens auf einem anderen Planeten wären enorm“, fügt Balbi hinzu. „Deshalb müssen wir bei der Interpretation möglicher Entdeckungen äußerst vorsichtig sein. Unsere Studie legt nahe, dass wir potenziellen Technosignaturen von einem Planeten mit unzureichendem Luftsauerstoff skeptisch gegenüberstehen sollten.“