Ist das die Entdeckung, auf die wir so lange gewartet haben? Könnte das endlich der Nachweis von außerirdischem Leben auf einem Exoplaneten sein? James Webb hat Biomarker in der Atmosphäre von K2-18b entdeckt und wenn sich das bewahrheitet, wäre es wohl die größte wissenschaftliche Entdeckung des Jahrzehnts.
Der Beweis für außerirdisches Leben steht weiterhin aus. Das ist mysteriös, denn bei der schieren Größe unserer Galaxis muss es eigentlich irgendwo Leben geben. Zur Erinnerung: Wir sprechen von mindestens 100 Milliarden Sternsystemen mit mindestens 200 Milliarden Planeten, wahrscheinlich eher mehr. Also müsste es eigentlich Aliens geben, aber gefunden haben wir sie noch nicht.
Das Fermi-Paradoxon
Diesen Umstand bezeichnet man als das Fermi-Paradoxon. Doch das könnte sich jetzt geändert haben. Die neueste Entdeckung könnte die größte News in der Astronomie überhaupt sein. Seit letztem Jahr beobachten wir mit den Infrarot-Augen des James-Webb-Teleskops den Kosmos. Es ist das leistungsstärkste Weltraumteleskop, das die Menschheit jemals konstruiert hat. Und bereits das erste Bild von James Webb, das im Juli 2022 veröffentlicht wurde, hatte es in sich.
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Es gibt zum Beispiel das Bild „James Webb Deep Field“, das den 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen SMACS0732 zeigt. Durch den sogenannten Gravitationslinseneffekt dieser Galaxien wird ein Blick auf noch weiter dahinterliegende Objekte ermöglicht. Das sind Objekte in unfassbarer Entfernung tief versteckt in Raum und Zeit, doch James Webb kann natürlich auch nähere Objekte begutachten und genau das hat es nun getan.
James Webb und der Exoplanet K2-18b
James Webb hat den Exoplaneten K2-18b unter die Lupe genommen. Dieser Planet hat es wirklich in sich. Er liegt in nur 110 Lichtjahren Entfernung zur Erde. Das ist in kosmischen Maßstäben ein Katzensprung, quasi direkt vor der Haustüre. Er ist 8,6-mal so massereich wie die Erde und umkreist den kühlen Zwergstern K2-18 in der habitablen Zone. Die habitable Zone ist der Bereich eines Sternsystems, in dem erdähnliche Bedingungen möglich sind, also vor allem flüssiges Wasser aufgrund der richtigen Temperaturen.
Bei einem Zwergstern wie K2-18 ist diese habitable Zone wesentlich näher am Stern als bei unserer Sonne, da er weniger Energie und Wärme ausstrahlt und man für angenehme Temperaturen näher dran sein muss.
Methan und Kohlendioxid in Atmosphäre von K2-18b
Mithilfe seiner hochauflösenden Instrumente hat James Webb Methan und Kohlendioxid in der wasserstoffreichen Atmosphäre auf K2-18b eindeutig identifiziert. Und es kommt noch dicker: Die Forscher haben auch ein anderes, schwächeres Signal im Spektrum von K2-18b identifiziert. Das deutet wahrscheinlich auf das Molekül Dimethylsulfid hin. Auf der Erde wird Dimethylsulfid nur von Lebewesen produziert, hauptsächlich von Mikroorganismen wie Phytoplankton. Der Hauptautor der neuen Studie Professor Nikku Madhusudhan von der Universität Cambridge sagt: „Traditionell konzentrierte sich die Suche nach Leben auf Exoplaneten hauptsächlich auf Gesteinsplaneten, aber Hycean-Welten sind deutlich besser für atmosphärische Beobachtungen geeignet.”
Was sind Hycean-Welten?
Hierbei handelt es sich um eine eigene Klasse von Planeten mit wasserstoffreicher Atmosphäre und einer komplett von heißem Wasser bedeckten Oberfläche. Habt Ihr mal Star Wars „Knights of the old republic“ gespielt? Da gibt es den Planeten Manaan mit seinen amphibischen Bewohnern, den Selkath, ein perfektes Beispiel für eine Hycean Welt.
Für uns Menschen nicht optimal, aber für die grundsätzliche Bildung von Leben perfekt. Wir müssen uns klar machen, was dieser Fund bedeutet: Methan und Kohlendioxid müssen zwar nicht zwingend auf Leben hindeuten, aber von der Erde wissen wir, dass sie auch durch biologische Prozesse entstehen. Methan etwa wird auf der Erde hauptsächlich durch biologische Prozesse wie die Aktivität von Methan bildenden Mikroorganismen erzeugt. Kohlendioxid, CO2, kennt jeder, das atmen wir alle aus.
Da es nun so aussieht, als wäre K2-18b bedeckt von einem globalen Ozean, kann man schon optimistisch sein, dass diese Gase biologischen Ursprungs sein könnten. Der Schlüssel zum Beweis für außerirdisches Leben ist aber wohl das Dimethylsulfid, denn das wäre, nach allem, was wir wissen, ein eindeutiger Biomarker. Während das Kohlendioxid und Methan zweifelsfrei nachgewiesen wurden in der Atmosphäre, ist das beim Dimethylsulfid noch nicht ganz sicher. Professor Madhusudhan sagt: „Weitere Beobachtungen sind erforderlich, um festzustellen, ob es sich tatsächlich um DMS handelt. Die Möglichkeit von DMS in der Atmosphäre ist äußerst vielversprechend, aber wir planen, noch einmal genau hinzusehen, um seine Existenz endgültig festzustellen.”
Transitmethode hilft bei Atmosphärenbeobachtung
Bald wissen wir mehr, denn Webb wird nun einen weiteren Transit von K2-18b beobachten. Man analysiert dann das Licht des Muttersterns von K2-18b, wenn es durch die Atmosphäre des Exoplaneten fällt und von James Webb aufgefangen werden kann. Mit dieser Transitmethode können wir dann Angaben über Exoplanetenatmosphären machen. Und wie unfassbar leistungsstark James Webb ist, sieht man daran, dass eine Transitbeobachtung mit Webb eine vergleichbare Präzision liefert wie acht Beobachtungen mit dem Hubble Weltraumteleskop, die über mehrere Jahre in einem kürzeren Wellenlängenbereich durchgeführt wurden. Vielleicht haben wir also beim nächsten Transit schon den definitiven Beweis für Dimethylsulfid – und wenn wir die Bestätigung haben, würde das unsere Rolle im Universum für immer verändern.
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Stellt euch das mal vor: Wenn auf diesem einen Exoplaneten organische Prozesse existieren, dann müssen wir davon ausgehen, dass es das überall in der Milchstraße gibt. Wir können optimistisch sein, denn K2-18 bietet – nach allem, was wir jetzt wissen – die perfekten Voraussetzungen für Leben. Eine Supererde in der habitablen Zone, ein heißer Ozean, also die perfekte Ursuppe und Biomarker in der Atmosphäre. Viel mehr geht nicht. Professor Madhusudhan sagt: „Unser ultimatives Ziel ist die Identifikation von Leben auf einem bewohnbaren Exoplaneten, was unser Verständnis unseres Platzes im Universum verändern würde. Unsere Ergebnisse sind ein vielversprechender erster Schritt in diese Richtung.”
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