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NASA-Wissenschaftler James Webb darüber, wie wir wissen werden, ob TRAPPIST-1 die Heimat von Außerirdischen ist

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Wissenschaftler werden in der Lage sein, herauszufinden, ob eine Gruppe nahe gelegener Exoplaneten bewohnbar ist oder nicht, indem sie ihre potenziellen Atmosphären untersuchen, sagte ein NASA-Experte.

Die Frage, ob die TRAPPIST-1-Exoplaneten Atmosphären haben, ist „die wichtigste“ wissenschaftliche Untersuchung, die jeder, der an der Suche nach außerirdischem Leben beteiligt ist, möglicherweise ein Jahrzehnt lang durchführen wird, sagte der NASA-Astrobiologe Shawn Domagal-Goldman Nachrichtenwoche.

Trotz jahrzehntelangem Scannen des Himmels nach Radiosignalen und einer ständig wachsenden Liste von Exoplaneten – der Name, der Planeten gegeben wird, die andere Sterne umkreisen – haben Wissenschaftler nie Beweise dafür gefunden, dass Leben irgendwo anders als auf der Erde existiert. Wenn dies der Fall ist, könnten die Folgen für Wissenschaft, Philosophie und Religion tiefgreifend sein.

Abbildung des Planeten TRAPPIST-1
Eine im Februar 2017 von der NASA veröffentlichte künstlerische Darstellung des TRAPPIST-1-Exoplaneten TRAPPIST-1f. Die TRAPPIST-1-Exoplaneten werden vom James-Webb-Weltraumteleskop untersucht.
NASA/Getty

Das TRAPPIST-1-System

Das Sternensystem TRAPPIST-1 ist eine Ansammlung von mindestens sieben Exoplaneten, die einen etwa 40 Lichtjahre von der Erde entfernten Zwergstern umkreisen, der als führender Kandidat für potenziell bewohnbare Welten – und vielleicht sogar für Leben – gilt.

Während vorläufige Untersuchungen ergeben haben, dass die Planeten felsig und möglicherweise gemäßigt sind, war die Schlüsselfrage, ob sie Atmosphären haben oder nicht, mit bisheriger Technologie unmöglich zu ermitteln.

Das war, bevor das James Webb Space Telescope (JWST) im Dezember als das leistungsstärkste Weltraumteleskop aller Zeiten der NASA gestartet wurde. Indem er mit einer riesigen Reihe von Spiegeln in den Kosmos spähte, um so viel Licht wie möglich einzufangen, hat Webb bereits das tiefste Infrarotbild des Universums aller Zeiten aufgenommen.

Seit einigen Wochen hat es auch TRAPPIST-1 vorrangig im Visier. Das Wichtigste, wonach das Teleskop suchen wird, ist jede Spur einer Atmosphäre, die die Planeten umgibt.

„Was meiner Meinung nach für fast jeden universell interessant ist, ist, ob diese Planeten Atmosphären haben oder nicht“, sagte Domagal-Goldman. „Es ist entscheidend für die Bewohnbarkeit. Der Mond erhält genauso viel Energie von der Sonne wie die Erde, aber er hält nicht an seiner Atmosphäre fest und hat daher keine Ozeane und keine globale Biosphäre. „

Im Gegensatz dazu sind die TRAPPIST-Welten groß genug, um ihre Atmosphären zu halten, da größere Masse mehr Schwerkraft bedeutet. Der unbekannte Faktor ist jedoch, ob ihr naher Stern, TRAPPIST-1, gewalttätig genug war, um diese Atmosphären im Laufe der Zeit durch Ausbrüche hochenergetischer Strahlung wegzusprengen.

„Also ist es eine Frage erster Ordnung, die für die Bewohnbarkeit dieser Welten zu beantworten ist: ob sie Atmosphären haben oder nicht. Es stellt sich heraus, dass dies auch das Einfachste ist, was Webb beobachten kann“, sagte Domagal-Goldman.

Abbildung TRAPPIST-1
Die Exoplaneten sind für Wissenschaftler von Interesse, weil sie als felsige und potenziell bewohnbare Welten gelten. Oben eine künstlerische Darstellung des TRAPPIST-1-Systems im Weltraum, veröffentlicht von der NASA.
NASA/JPL-Caltech

Der Stoff des Lebens

Sobald auf einer der TRAPPIST-Welten eine Atmosphäre entdeckt wird, lautet die nächste zu beantwortende Frage: Woraus bestehen sie? Dies wird dazu führen, dass sich die Fragestellung der Wissenschaftler von der Frage, ob diese Planeten das Potenzial haben, Leben zu beherbergen, zu der Frage verlagert, ob sie Leben beherbergen oder nicht.

Dies wird komplizierter und beinhaltet detaillierte Messungen der Planeten mit einer Technik, die als Transitspektroskopie bekannt ist.

Im Wesentlichen werden Wissenschaftler Webb verwenden, um das Licht von TRAPPIST-1 einzufangen, wann immer es die Atmosphären der TRAPPIST-Exoplaneten passiert. Wenn dieses Licht auf Gase wie Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf oder Methan trifft, hinterlässt dies eine verräterische Spur im Sternenlicht, die Webb erkennen kann.

„Wenn Sie nach den Arten von Biosignaturen suchen möchten, die wir auf der Erde haben, d. h. Sauerstoff und Ozon von Pflanzen und Algen, ist das eine großartige Biosignatur, denn wenn Sie sie sehen, ist es weniger wahrscheinlich, dass sie durch nicht biologische Prozesse erzeugt wird “, sagte Domagal-Goldman.

Ein Problem dabei ist, dass, wenn die Atmosphäre eines Planeten reich an Sauerstoffgas und Ozon ist (Ozon ist atmosphärischer Sauerstoff, aber mit drei statt zwei Sauerstoffatomen), das Risiko besteht, dass beide „unter den Wolkendecks eingeschlossen“ werden, wodurch sie entstehen schwerer zu beobachten.

„Wenn wir über einen bewohnbaren Planeten sprechen, der viel Sauerstoff produziert, sprechen wir über den globalen Ozean, und Sie werden einen Wasserkreislauf und Wolkendecks haben. Wenn Sie Wolkendecks haben, wird es im Grunde genommen die untere Atmosphäre blockieren wo all dieser Sauerstoff sitzt“, sagte Domagal-Goldman.

Glücklicherweise gibt es noch ein weiteres Gas, das ebenfalls ein verräterisches Lebenszeichen sein kann: Methan, ein Gas, das bekanntermaßen von lebenden Organismen produziert wird. So sehr, dass Wissenschaftler daran arbeiten, Kühe daran zu hindern, so viel davon auszustoßen, da Methan ein starkes Treibhausgas ist.

Das Vorhandensein von Methan in einer anderen Welt ist besonders aufregend, wenn dieses Methan mit anderen Gasen vermischt wird, die es übertönen sollen.

„Wenn Sie das Methan im Zusammenhang mit diesen anderen Gasen sehen, die das Methan zerstören, und Sie wissen, dass diese anderen Gase ebenfalls wieder aufgefüllt werden. Das ist ein Indikator dafür, dass das Methan nicht nur da ist, sondern superschnell reproduziert wird“, sagte er Domagal-Goldmann.

„Wenn Sie wissen, dass das Methan schnell zerstört wird, muss es schnell wieder aufgefüllt werden und diese schnelle Wiederauffüllung ist die Biosignatur.“

Es ist ungewiss, wann eine bahnbrechende Entdeckung über die TRAPPIST-1-Planeten zu erwarten ist, aber mit geschätzten 20 Jahren im Voraus hat Webb noch viel Zeit, sich umzusehen.

„Wenn Sie mich vor der Entdeckung der TRAPPIST-1-Welten vor acht Jahren gefragt hätten, ob JWST irgendeine Wissenschaft auf dieser Klasse von Welten betreiben würde, hätte ich gesagt, dass es möglich ist, aber ich hätte meinen Enthusiasmus gedämpft, weil es eine erfordert hätte ein verdammt nahezu perfektes Teleskop und verdammt nahezu perfekte Ziele“, sagte Domagal-Goldman.

„Wir wissen jetzt, dass Webb sich jetzt verdammt perfekt verhält. Und als wir die TRAPPIST-Welten fanden, waren das die verdammt nahezu perfekten Ziele.“

„Für die Erforschung potenziell bewohnbarer Welten ist die Frage, ob die TRAPPIST-Planeten in der bewohnbaren Zone Atmosphären haben, die wichtigste wissenschaftliche Frage oder Beobachtung, die irgendjemand mit JWST oder irgendeiner anderen Einrichtung wahrscheinlich für die nächsten fünf oder zehn stellen wird Jahren“, sagte er.

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Oliver Barker

Est né à Bristol et a grandi à Southampton. Il est titulaire d'un baccalauréat en comptabilité et économie et d'une maîtrise en finance et économie de l'Université de Southampton. Il a 34 ans et vit à Midanbury, Southampton.

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