Mittlerweile kennen wir über 5000 Exoplaneten. Darunter sind auch einige, die ähnlich groß wie die Erde sind, ebenfalls aus Gestein bestehen und in einem Bereich um ihren Stern kreisen, den Astrobiologen die habitable Zone nennen. Habitabel bezieht sich hierbei auf Leben, wie wir es kennen, das auf Wasser und Kohlenstoff basiert und deshalb auch flüssiges Wasser an der Oberfläche benötigt. Welche dieser Kandidaten sollten wir nun zuerst genauer unter die Lupe nehmen, z.B. mit dem neuen James-Webb-Teleskop, das auch die atmosphärische Zusammensetzung ferner Welten ermitteln können wird? Wo sind die Chancen am größten, Leben zu finden?

Je jünger ein Planet, desto eher ist er für Leben geeignet. Darauf deuten neue Forschungsergebnisse des Southwest Research Institute hin. Dass sich ein Planet in der habitablen Zone befindet, reicht nämlich noch nicht. Auch innerhalb dieser Zone können Planeten ein Klima entwickeln, das für Leben ungünstig ist. Die Aufrechterhaltung eines gemäßigten Klimas setzt auch voraus, dass ein Planet über ausreichend Wärme verfügt, um einen Kohlenstoffkreislauf im planetarischen Maßstab zu betreiben. Eine wichtige Quelle dieser Energie ist der Zerfall der radioaktiven Isotope von Uran, Thorium und Kalium. Diese kritische Wärmequelle kann die Mantelkonvektion eines felsigen Exoplaneten antreiben, eine langsame Bewegung des Bereichs zwischen dem Kern und der Kruste eines Planeten. Die vulkanische Entgasung an der Oberfläche ist eine der Hauptquellen für CO₂ in der Atmosphäre, das (in unserem Fall zu sehr) dazu beiträgt, einen Planeten warm zu halten. Ohne Mantelentgasung ist es unwahrscheinlich, dass auf einem Planeten ein gemäßigtes, bewohnbares Klima wie auf der Erde herrscht.

“Wir wissen, dass diese radioaktiven Elemente notwendig sind, um das Klima zu regulieren, aber wir wissen nicht, wie lange diese Elemente dies tun können, weil sie mit der Zeit zerfallen”, sagte Dr. Cayman Unterborn, Hauptautor des Artikels in den Astrophysical Journal Letters. “Außerdem sind radioaktive Elemente nicht gleichmäßig in der Galaxis verteilt, und wenn Planeten altern, kann ihnen die Wärme ausgehen und die Entgasung aufhören. Da Planeten mehr oder weniger dieser Elemente als die Erde haben können, wollten wir verstehen, wie sich diese Unterschiede darauf auswirken, wie lange felsige Exoplaneten ein erdähnliches Klima aufrechterhalten können.”

Die Erforschung von Exoplaneten ist eine Herausforderung. Mit der heutigen Technologie lässt sich die Zusammensetzung der Oberfläche eines Exoplaneten nicht messen, geschweige denn die seines Inneren. Die Wissenschaftler können jedoch die Häufigkeit der Elemente in einem Stern spektroskopisch messen, indem sie untersuchen, wie das Licht mit den Elementen in den oberen Schichten eines Sterns interagiert. Anhand dieser Daten können die Wissenschaftler auf die Zusammensetzung der Planeten schließen, die einen Stern umkreisen, indem sie die Zusammensetzung des Sterns als groben Anhaltspunkt für seine Planeten verwenden.

Aus diesen Daten haben die Forscher berechnet, “wie lange Planeten wohl genug Vulkanismus haben, um ein gemäßigtes Klima zu unterstützen, bevor ihnen die Energie ausgeht”, so Unterborn. “Unter den pessimistischsten Bedingungen schätzen wir, dass dieses kritische Alter für einen erdgroßen Planeten nur etwa 2 Milliarden Jahre beträgt. Unter optimistischeren Bedingungen könnten es für massereichere Planeten 5-6 Milliarden Jahre sein”. Die Erde selbst würde in diesem Fall also durch das Raster fallen, denn sie ist ja schon 4,5 Milliarden Jahre alt. Haben wir also einfach Glück gehabt, dass sich hier trotzdem Leben entwickeln konnte?