Viele Milliarden Jahre lang war das Leben auf der Erde von externen Beobachtern gut getarnt, und wir könnten aus ähnlichen Gründen versehentlich das Leben auf anderen Planeten verpassen: Es ist immer noch zu einfach.
Forscher aus den USA befassten sich mit der Frage, zu welchem Zeitpunkt in der Geschichte der Erde ein hypothetischer außerirdischer Beobachter Leben auf ihr entdecken könnte. Nach ihren Berechnungen hätte es für fast 90 Prozent der Geschichte des Planeten für externe Beobachter unbewohnt aussehen müssen. Der entsprechende Artikel wird zur Veröffentlichung in Astrobiology gesendet. Der Text befindet sich auf dem Preprint-Server der Cornell University.
Wissenschaftler fragten sich, wie sich das Verhältnis von Sauerstoff, Ozon und Methan in der Atmosphäre im Laufe der Geschichte des Planeten verändert hat. Diese Gase werden oft als Biomarker bezeichnet, da sie jetzt auf der Erde biogen gebildet werden, dh aufgrund der Aktivität lebender Organismen. Laut dieser Forschergruppe wurden sie in der Vergangenheit der Erde auch biogen hergestellt. Es stellte sich heraus, dass das Verhältnis von Sauerstoff, Ozon und Methan in der Erdatmosphäre nach sehr komplexen Gesetzen variierte, die durch externe astronomische Beobachtung schwer zu erkennen sind. Insbesondere die Produktion von Sauerstoff durch das Leben auf der Erde begann Hunderte Millionen Jahre vor dem Auftreten von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre. Lange Zeit wurde alles für die Oxidation toter organischer Stoffe aufgewendet, die von früheren Generationen von Bakterien zurückgelassen wurden, die noch keinen Sauerstoff produziert hatten.
Der Methangehalt in der Atmosphäre hat sich im Laufe der Geschichte des Planeten dramatisch verändert. Bevor große Mengen Sauerstoff auftraten, gab es möglicherweise keine Ozonschicht, die Methan vor ultravioletter Strahlung schützt. Daher war die Lebensdauer der Moleküle dieses Gases zu diesem Zeitpunkt sehr kurz. Nach dem Auftreten von Sauerstoff nahm es zu, ebenso wie die Methankonzentration. Sobald jedoch der Sauerstoffgehalt einige Prozent erreichte, sank die Methankonzentration wieder. Sauerstoff und Wasserdampf trugen zur Bildung von • OH - Hydroxylradikalen bei, die Methanmoleküle schnell zerstören. Wie die Autoren bemerken, ist es von außen schwierig zu verstehen, in welcher der oben genannten Phasen sich die lokale Atmosphäre befindet, ohne auf dem Planeten zu landen oder äußerst genaue Spektren zu erhalten.
Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass der Nachweis von biogenem Sauerstoff und Ozon in der Gashülle der Erde von außen bis vor 2,5 Milliarden Jahren ausgeschlossen war und vor 2,5 bis 0,5 Milliarden Jahren sehr schwierig war. Trotz des Auftretens von Sauerstoff blieb seine Konzentration immer noch niedrig: Es oxidierte weiterhin die organische Substanz vergangener Epochen. Aber Methan nach dem Auftreten von Sauerstoff, dh in den letzten 2,5 Milliarden Jahren, wäre in interstellaren Entfernungen oft unrealistisch zu erkennen. Selbst wenn es vor diesem Ereignis entdeckt worden wäre, wäre es schwierig, den biogenen Ursprung dieses Gases sicher zu erklären. Das Sonnensystem enthält zumindest auf Titan Methan und ähnliche Kohlenwasserstoffe. Es wird jedoch angenommen, dass dieses Gas dort auf anorganische Weise gebildet wird.
Unabhängig davon beschäftigen sich die Forscher mit Biosphären, die sich hauptsächlich in den Ozeanen befinden. Sie stellen fest, dass vor der Landentwicklung die Prozesse der Bindung von biogenem Methan und Sauerstoff größtenteils in der Hydrosphäre stattfinden und sich in keiner Weise in der Atmosphäre widerspiegeln. Sauerstoff wird durch organische Rückstände im Wasser gebunden und Methan wird von lebenden Meeresmikroorganismen verbraucht. Dieses Szenario regierte auf der Erde bis zur kambrischen Zeit, also Milliarden von Jahren. Die Autoren klassifizieren eine solche Biosphäre als Tarnung. Mit Teleskopen, die der Menschheit heute technologisch zur Verfügung stehen, ist es selbst in einer Entfernung von einigen zehn Lichtjahren äußerst schwierig, sie zu erkennen.
Viele tausend Exoplaneten-Kandidaten wurden in den letzten Jahren mithilfe von Weltraumteleskopen entdeckt. Dutzende von ihnen haben bereits Daten zur Zusammensetzung der Atmosphäre. Die nächste Generation von Weltraumteleskopen wie James Webb oder TESS wird in den kommenden Jahren ihre Arbeit aufnehmen. Sie werden in der Lage sein, Daten über die Zusammensetzung der Atmosphären relativ kleiner erdähnlicher Planeten zu erhalten. Bisher wurde angenommen, dass unmittelbar danach aufgrund des Nachweises von Biomarkergasen sicher herausgefunden werden kann, ob in benachbarten Sternensystemen Leben vorhanden ist.
Kritiker dieses Ansatzes wiesen auf den Mars hin, wo Methan jeden Sommer lokal vorkommt, aber es war noch nicht möglich zu verstehen, ob es biogen ist oder nicht. Wie sie bemerken, ist es naiv zu glauben, dass wir verstehen können, ob es Leben innerhalb von Lichtjahren von uns gibt, wenn wir nichts sicheres über seine Existenz sagen können, nur zwei oder drei Lichtminuten von der Erde entfernt. Die neue Arbeit zeigt, dass Teleskope in naher Zukunft nur hochentwickeltes Leben sicher erkennen können, wie es seit 500 Millionen Jahren auf der Erde vorhanden ist. Andere Optionen wie Bakterien oder Protozoen sind für sie immer noch nicht zugänglich. Nach unserem Planeten könnte dies bedeuten, dass in absehbarer Zukunft nur ein kleiner Teil aller vorhandenen Biosphären in nahe gelegenen Sternensystemen identifiziert wird.
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