Auf der Suche nach außerirdischem Leben tendieren Wissenschaftler dazu, den sogenannten „niedrig hängenden Obstansatz“ zu verfolgen. Dies besteht darin, nach ähnlichen Bedingungen zu suchen, wie wir sie hier auf der Erde erleben, darunter Sauerstoff, organische Moleküle und viel flüssiges Wasser. Interessanterweise gehören zu den Orten, an denen diese Zutaten in Hülle und Fülle vorhanden sind, die Innenräume eisiger Monde wie Europa, Ganymed, Enceladus und Titan.
Während es in unserem Sonnensystem nur einen terrestrischen Planeten gibt, der das Leben (Erde) unterstützen kann, gibt es mehrere „Ozeanwelten“ wie diese Monde. Um noch einen Schritt weiter zu gehen, führte ein Forscherteam des Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) eine Studie durch, die zeigte, wie wahrscheinlich bewohnbare eisige Monde mit inneren Ozeanen weitaus wahrscheinlicher sind als terrestrische Planeten im Universum.
Die Studie mit dem Titel „Subsurface Exolife“ wurde von Manasvi Lingam und Abraham Loeb vom Harvard Smithsonain Center für Astrophysik (CfA) und dem Institut für Theorie und Berechnung (ITC) der Harvard University durchgeführt. Für ihre Studie berücksichtigen die Autoren alles, was eine zirkumstellare bewohnbare Zone (auch bekannt als „Goldlöckchen-Zone“) definiert, und die Wahrscheinlichkeit, dass es Leben in Monden mit inneren Ozeanen gibt.
Zunächst befassen sich Lingam und Loeb mit der Tendenz, bewohnbare Zonen (HZs) mit Bewohnbarkeit zu verwechseln oder die beiden Konzepte als austauschbar zu behandeln. Zum Beispiel sind Planeten, die sich in einem HZ befinden, nicht unbedingt in der Lage, das Leben zu unterstützen - in dieser Hinsicht sind Mars und Venus perfekte Beispiele. Während der Mars zu kalt und die Atmosphäre zu dünn ist, um das Leben zu unterstützen, erlitt die Venus einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt, der dazu führte, dass er zu einem heißen, höllischen Ort wurde.
Andererseits wurde festgestellt, dass Körper, die sich außerhalb von HZ befinden, in der Lage sind, flüssiges Wasser und die notwendigen Bestandteile zu haben, um Leben hervorzubringen. In diesem Fall dienen die Monde Europa, Ganymed, Enceladus, Dione, Titan und einige andere als perfekte Beispiele. Dank der Verbreitung von Wasser und geothermischer Erwärmung durch Gezeitenkräfte haben diese Monde alle innere Ozeane, die das Leben sehr gut unterstützen könnten.
Wie Lingam, ein Postdoktorand am ITC und der CfA und Hauptautor der Studie, dem Space Magazine per E-Mail mitteilte:
„Der konventionelle Begriff der planetaren Bewohnbarkeit ist die bewohnbare Zone (HZ), nämlich das Konzept, dass der„ Planet “in der richtigen Entfernung vom Stern liegen muss, damit er möglicherweise flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche haben kann. Diese Definition geht jedoch davon aus, dass das Leben: (a) auf der Oberfläche basiert, (b) auf einem Planeten, der einen Stern umkreist, und (c) auf flüssigem Wasser (als Lösungsmittel) und Kohlenstoffverbindungen basiert. Im Gegensatz dazu lockert unsere Arbeit die Annahmen (a) und (b), obwohl wir (c) immer noch beibehalten. “
Als solche erweitern Lingam und Loeb ihre Überlegungen zur Bewohnbarkeit um Welten, die unterirdische Biosphären haben könnten. Solche Umgebungen gehen über eisige Monde wie Europa und Enceladus hinaus und könnten viele andere Arten tiefer unterirdischer Umgebungen umfassen. Darüber hinaus wurde spekuliert, dass in den Methanseen von Titan (d. H. Methanogenen Organismen) Leben existieren könnte. Lingam und Loeb konzentrierten sich jedoch stattdessen auf eisige Monde.
„Obwohl wir das Leben in unterirdischen Ozeanen unter Eis- / Felshüllen betrachten, könnte Leben auch in hydratisierten Gesteinen (d. H. Mit Wasser) unter der Oberfläche existieren. Letzteres wird manchmal als unterirdisches Leben bezeichnet “, sagte Lingam. „Wir haben uns nicht mit der zweiten Möglichkeit befasst, da viele der Schlussfolgerungen (aber nicht alle) für unterirdische Ozeane auch auf diese Welten anwendbar sind. In ähnlicher Weise berücksichtigen wir, wie oben erwähnt, keine Lebensformen, die auf exotischen Chemikalien und Lösungsmitteln basieren, da es nicht einfach ist, ihre Eigenschaften vorherzusagen. “
Letztendlich entschieden sich Lingam und Loeb, sich auf Welten zu konzentrieren, die Sterne umkreisen und wahrscheinlich unterirdisches Leben enthalten, das die Menschheit erkennen kann. Anschließend untersuchten sie die Wahrscheinlichkeit, dass solche Körper bewohnbar sind, welche Vorteile und Herausforderungen das Leben in diesen Umgebungen zu bewältigen hat und wie wahrscheinlich es ist, dass solche Welten außerhalb unseres Sonnensystems existieren (im Vergleich zu potenziell bewohnbaren terrestrischen Planeten).
Für den Anfang haben „Ozeanwelten“ mehrere Vorteile, wenn es darum geht, das Leben zu unterstützen. Innerhalb des Jupiter-Systems (Jupiter und seine Monde) ist Strahlung ein Hauptproblem, das darauf zurückzuführen ist, dass geladene Teilchen im starken Magnetfeld der Gasriesen eingeschlossen werden. Zwischen dieser und der schwachen Mondatmosphäre würde es dem Leben sehr schwer fallen, an der Oberfläche zu überleben, aber das Leben unter dem Eis würde weitaus besser abschneiden.
"Ein großer Vorteil der eisigen Welten ist, dass die unterirdischen Ozeane größtenteils von der Oberfläche abgeschottet sind", sagte Lingam. "Daher ist es unwahrscheinlich, dass UV-Strahlung und kosmische Strahlung (energetische Partikel), die sich in hohen Dosen nachteilig auf das Leben auf der Oberfläche auswirken, das mutmaßliche Leben in diesen unterirdischen Ozeanen beeinträchtigen."
"Auf der negativen Seite", fuhr er fort, "könnte das Fehlen von Sonnenlicht als reichlich vorhandene Energiequelle zu einer Biosphäre führen, die weit weniger Organismen (pro Volumeneinheit) als die Erde enthält." Darüber hinaus sind die meisten Organismen in diesen Biosphären wahrscheinlich mikrobiell, und die Wahrscheinlichkeit, dass sich komplexes Leben entwickelt, kann im Vergleich zur Erde gering sein. Ein weiteres Problem ist die potenzielle Verfügbarkeit von Nährstoffen (z. B. Phosphor), die für das Leben notwendig sind. Wir schlagen vor, dass diese Nährstoffe auf diesen Welten möglicherweise nur in geringeren Konzentrationen als die Erde verfügbar sind. “
Am Ende stellten Lingam und Loeb fest, dass in einer Vielzahl von Lebensräumen im gesamten Kosmos eine Vielzahl von Welten mit Eisschalen mittlerer Dicke existieren können. Basierend auf der statistisch wahrscheinlichen Wahrscheinlichkeit solcher Welten kamen sie zu dem Schluss, dass „Ozeanwelten“ wie Europa, Enceladus und andere wie sie etwa 1000-mal häufiger sind als felsige Planeten, die in den HZs von Sternen existieren.
Diese Ergebnisse haben einige drastische Auswirkungen auf die Suche nach außerirdischem und außersolarem Leben. Es hat auch erhebliche Auswirkungen darauf, wie das Leben im Universum verteilt werden kann. Wie Lingam zusammenfasste:
„Wir kommen zu dem Schluss, dass das Leben auf diesen Welten zweifellos vor bemerkenswerten Herausforderungen stehen wird. Andererseits gibt es jedoch keinen endgültigen Faktor, der die Entwicklung des Lebens (insbesondere des mikrobiellen Lebens) auf diesen Planeten und Monden verhindert. In Bezug auf die Panspermie haben wir die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass ein frei schwebender Planet, der unterirdisches Exolife enthält, vorübergehend von einem Stern „eingefangen“ werden könnte und möglicherweise andere Planeten (die diesen Stern umkreisen) mit Leben besiedelt. Da es sich um viele Variablen handelt, können nicht alle genau quantifiziert werden. “
Professor Leob - der Frank B. Baird Jr. Professor für Wissenschaft an der Harvard University, der Direktor des ITC und der Co-Autor der Studie - fügte hinzu, dass das Finden von Beispielen für dieses Leben einen eigenen Anteil an Herausforderungen darstellt. Wie er dem Space Magazine per E-Mail sagte:
„Es ist sehr schwierig, das Leben unter der Oberfläche (aus großer Entfernung) mithilfe von Teleskopen aus der Ferne zu erfassen. Man könnte nach überschüssiger Wärme suchen, aber das kann aus natürlichen Quellen wie Vulkanen resultieren. Der zuverlässigste Weg, um Leben unter der Oberfläche zu finden, besteht darin, auf einem solchen Planeten oder Mond zu landen und durch die Eisdecke zu bohren. Dies ist der Ansatz, der für eine zukünftige NASA-Mission nach Europa im Sonnensystem in Betracht gezogen wird. “
Lingam und Loeb untersuchten die Auswirkungen auf die Panspermie weiter und überlegten auch, was passieren könnte, wenn ein Planet wie die Erde jemals aus dem Sonnensystem ausgestoßen würde. Wie sie in ihrer Studie feststellten, haben frühere Forschungen gezeigt, wie Planeten mit dicken Atmosphären oder unterirdischen Ozeanen das Leben unterstützen können, während sie im interstellaren Raum schweben. Wie Loeb erklärte, überlegten sie auch, was passieren würde, wenn dies eines Tages jemals mit der Erde passieren würde:
„Eine interessante Frage ist, was mit der Erde passieren würde, wenn sie aus dem Sonnensystem in den kalten Raum ausgestoßen würde, ohne von der Sonne erwärmt zu werden. Wir haben festgestellt, dass die Ozeane bis zu einer Tiefe von 4,4 Kilometern gefrieren würden, aber in den tiefsten Regionen des Erdozeans wie dem Marianengraben Taschen mit flüssigem Wasser überleben würden und das Leben in diesen verbleibenden unterirdischen Seen überleben könnte. Dies impliziert, dass das Leben unter der Oberfläche zwischen Planetensystemen übertragen werden könnte. “
Diese Studie dient auch als Erinnerung daran, dass die Menschheit, wenn sie mehr über das Sonnensystem erforscht (hauptsächlich, um außerirdisches Leben zu finden), auch Auswirkungen auf die Suche nach Leben im Rest des Universums hat. Dies ist einer der Vorteile des Ansatzes „niedrig hängende Früchte“. Was wir nicht wissen, ist informiert, aber was wir tun und was wir finden, hilft uns, unsere Erwartungen darüber zu informieren, was wir sonst noch finden könnten.
Und natürlich ist es ein sehr großes Universum da draußen. Was wir vielleicht finden, geht wahrscheinlich weit über das hinaus, was wir derzeit erkennen können!
