Umwelt, Klima, Erde, Universum

Gibt es eine Erde 2.0 – und wenn ja, wie finden wir sie?

16.06.2022
Kurz und knapp

Es gibt so viele Planeten da draußen – Fachleute sind sich sicher, dass mindestens ein für uns ebenfalls bewohnbarer – eine Zweite Erde – darunter sein sollte. Dafür müsste er ähnlich groß sein, eine Lufthülle besitzen und seinen Stern in der „habitablen Zone“ mit milden Temperaturen umkreisen. Schon mehrere solche Planeten wurden gefunden. Neue Teleskope untersuchen nun genauer, inwieweit auf ihnen Leben möglich sein könnte.Die Frage wurde von unserer Wettpatin Dr. Suzanna Randall eingereicht.

600 Trilliarden Sterne – und noch mehr Planeten

Die meisten Astronomen und Astronominnen sind inzwischen überzeugt, dass es irgendwo in diesem riesigen Weltall einen zweiten Planeten wie die Erde geben muss. Schon wegen der schieren Menge: Einer Studie von 2016 zufolge gibt es mehr als zwei Billionen Galaxien im Universum. Jede davon hat im Schnitt mehr Sterne als unsere Milchstraße. Diese zählt etwa 200 bis 300 Milliarden. So kommt man auf gut 600 Trilliarden Sterne im All. Beobachtungen der vergangenen Jahre lassen darauf schließen, dass fast jeder dieser Sterne mindestens einen Planeten hat. Man nennt sie „Exoplaneten“, da sie außerhalb unseres Sonnensystems liegen.

Bislang haben wir zwar erst gut 5000 davon eindeutig nachgewiesen. Aber das liegt nur daran, dass sie so schwer zu entdecken sind: Ewig weit weg, verhältnismäßig klein und ohne eigenen Lichtschein können wir die meisten von ihnen selbst mit den besten Teleskopen nicht direkt erkennen. Stattdessen schließt man aus dem Verhalten ihres Sterns auf sie – durch die Schwerkraft umlaufender Planeten taumelt der Stern hin und her, vor allem aber sinkt seine Helligkeit vorübergehend, wenn sich Planeten zwischen ihn und unsere Teleskope schieben. Das geschieht zwar nur bei weniger als einem Prozent der Exoplaneten, weil bei den übrigen die Umlaufbahn nicht auf unserer Sichtebene liegt. Dennoch finden spezielle Suchprogramme immer mehr Exoplaneten. Insgesamt rechnen Fachleute allein in der Milchstraße mit mehreren hundert Milliarden.

Der Erdähnlichkeits-Index

Natürlich ähnelt nur ein Bruchteil davon unserer Erde: Als „erdähnlich“ gilt ein Planet dann, wenn er etwa ihre Größe hat, über eine Atmosphäre verfügt und in der habitablen Zone seines Sterns liegt, wo die Temperaturen nicht zu kalt und nicht zu warm sind, so dass flüssiges Wasser möglich ist. Diese Faktoren gelten als Grundvoraussetzungen für Leben, wie wir es kennen. Sie fließen in den „Erdähnlichkeits“-Index ein, mit dem Fachleute andere Planeten bewerten: Er liegt zwischen 0 und 1, wobei die Erde der 1 entspricht. Der erdähnlichste Planet unseres Sonnensystems, Mars, hat zum Beispiel einen Wert von 0,697. Er ist kleiner als die Erde, hat nur eine sehr dünne Atmosphäre und liegt am Rand der habitablen Zone der Sonne. Bis jetzt hat man auf ihm noch kein Leben gefunden. Eine Zweite Erde muss da schon mehr bieten. Auf ihr sollten wir so gut leben können wie hier – es müsste also atembare Luft, Wasser und Lebewesen geben.

Von den 5000 gefundenen Exoplaneten haben ein gutes Dutzend bessere Indexwerte als der Mars und können daher als erdähnlich gelten. 2020 rechnete ein internationales Astronomieteam hoch, dass es in der Milchstraße insgesamt 300 Millionen von dieser Sorte geben sollte. Ob sie jedoch tatsächlich Leben bergen, steht noch offen.

Das James-Webb-Teleskop soll Aufschluss geben

Mit dem bisherigen Stand der Technik lassen sich nur die Basiskriterien abklopfen: Größe und Lage in der habitablen Zone sind anhand der Taumelbewegung des Sterns zu bestimmen. Und ob der Planet eine Atmosphäre hat und wie diese zusammengesetzt ist, lässt sich ähnlich wie die Entdeckung am besten bei einem Transit beurteilen: Wenn ein Planet vor dem Stern vorüberzieht, dimmt er dessen Licht kurzzeitig und es scheint durch die transparente Atmosphäre an den Rändern des Planeten. Aus dem Farbspektrum dieses Lichtanteils lässt sich herauslesen, welche Elemente in der Luft vorherrschen. Wasserdampf etwa. „Wenn wir gleichzeitig Methan und Sauerstoff fänden, wäre das ein starker Hinweis auf Leben“, sagt Florian Rodler vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Denn diese beiden Gase reagieren miteinander und können nur koexistieren, wenn sie durch biologische Organismen ständig nachproduziert werden.

Noch hat man so etwas bei keinem der Exoplaneten feststellen können. Um sicher zu gehen, bräuchte es dann genauere Analysen durch neue Instrumente. Der 2018 gestartete Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) zum Beispiel entdeckt nun immer mehr Exoplaneten vor allem in der kosmischen Nachbarschaft. Die besten Kandidaten soll dann das vor kurzem in Betrieb genommene James-Webb-Weltraumteleskop in Augenschein nehmen. Sein Blick ins All ist so scharf, dass es das fahle Licht sehen kann, das Exoplaneten von ihrem Stern reflektieren – selbst wenn sie nicht groß wie Jupiter, sondern klein wie die Erde sind. „Das James Webb markiert ein neues Zeitalter der Exoplanetenforschung“, so die Astrophysikerin Sara Seager vom MIT in Cambridge/USA „Es wird uns einfach umhauen.“

Womöglich wird James Webb auch Proxima b untersuchen. Dieser Exoplanet hat einen Erdähnlichkeitswert von 0,87 – einen der höchsten bisher erreichten. Noch dazu ist er der nächste Exoplanet von allen, denn er umkreist Proxima Centauri – mit 4,2 Lichtjahren Distanz der unmittelbare Nachbar der Sonne. Keine andere Zweite Erde könnte man so schnell erreichen.

Doch darin liegt der Haken: Selbst diese mickrigen 4,2 Lichtjahre sind utopisch weit weg. Zur Veranschaulichung: Wäre die Sonne so klein wie der Punkt auf diesem i, dann wäre die Erde so unsichtbar winzig wie ein Einzeller und läge fünf Zentimeter entfernt. Mars befände sich zum günstigsten Zeitpunkt seiner Umlaufbahn zweieinhalb Zentimeter weiter, der Saturn einen halben Meter, und der Zwergplanet Pluto wäre zwei Meter entfernt. Bis Proxima b wären es 14 Kilometer! Mit den aktuell schnellsten Raumfahrzeugen würde man dorthin zigtausend Jahre brauchen.

Eine Arte-Dokumentation über die Suche nach Exoplaneten und der Zweiten Erde finden Sie hier

Inspirierende Fragen

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