Wenn wir auf anderen Welten nach Leben suchen, warum beginnen wir dann nicht mit dem einen Planeten, von dem wir wissen, dass er Leben hat? Die Erdatmosphäre ist reich an Sauerstoff und Molekülen wie Methan, was stark auf die Existenz von Leben schließen lässt. Es enthält auch Spuren von Molekülen wie Stickstoffdioxid und FCKW (allgemein bekannt als Freon), die starke Indikatoren für eine industrielle Zivilisation sind.
Wie eine aktuelle Studie zeigt, könnte das James Webb Space Telescope (JWST) diese Moleküle in unserer Atmosphäre identifizieren, wenn die Erde ein Exoplanet wäre. Die Studie ist auf der veröffentlicht arXiv Pre-Print-Server.
Die Studie beginnt mit realen Beobachtungen der Erdatmosphäre. Der kanadische Satellit SCISAT nahm hochauflösende Spektren des durch eine wolkenlose Region der Erdatmosphäre fallenden Sonnenlichts auf und identifizierte daraus eine Reihe natürlicher und synthetischer Moleküle.
Mithilfe einer Mittelung der Daten über verschiedene atmosphärische Tiefen hinweg simulierte eine frühere Studie die möglichen Spektren, wie sie erscheinen würden, wenn die Erde vom äußeren Sonnensystem aus gesehen die Sonne durchquert. Dies bietet eine gute Grundlage dafür, welche Exoplanetendaten gewonnen werden könnten.
Die Autoren haben dies dann auf die nächste Ebene gebracht, indem sie die Daten „aufgeraut“, dem Signal simuliertes Rauschen hinzugefügt und es dann mit niedrigeren Auflösungen abgetastet haben. Dies ähnelt der Art von Beobachtungen, die JWST auf einem Lichtjahre entfernten Exoplaneten machen würde.
Ziel war es festzustellen, ob noch genügend Daten erfasst werden können, um Atmosphärenmodelle zu identifizieren, selbst wenn die Beobachtungen schwach und verrauscht sind. Tatsächlich war das Signal-Rausch-Verhältnis stark genug, um viele der Moleküle eines erdähnlichen Exoplaneten im Umkreis von 50 Lichtjahren um die Erde zu identifizieren.
Anschließend ging das Team noch einen Schritt weiter und betrachtete das als Trappist-1 bekannte Exoplanetensystem. Es handelt sich um ein 40 Lichtjahre entferntes System mit sieben bekannten Planeten, von denen zwei oder drei potenziell bewohnbar sind. Durch die Einführung molekularer Spektren in die simulierten Spektren von Trappistenwelten zeigte das Team, dass JWST sowohl biologische als auch technologische Signaturen identifizieren konnte, falls sie auf einem Trappisten-Exoplaneten existieren sollten.
Wir wären immer noch nicht in der Lage, außerirdische Strukturen auf dieser Welt zu identifizieren, aber wir müssen nicht so weit gehen, um die Existenz von Außerirdischen zu beweisen. Wenn JWST Sauerstoff, organische Moleküle und synthetische Moleküle wie FCKW in der Atmosphäre eines nahegelegenen Exoplaneten identifizieren kann, dann wissen wir, dass dort entweder eine intelligente Zivilisation vorhanden ist oder vorhanden war. Das wäre ein enormer Fortschritt in unserem Verständnis des Lebens im Universum.
Mehr Informationen:
Jacob Lustig-Yaeger et al, Earth as a transiting Exoplanet: A Validation of Transmission Spectroscopy and Atmospheric Retrieval Methodologies for Terrestrial Exoplanets, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2308.14804