HD219134a | belebt oder unbelebt?

Zunächst die Fakten: In einer Publikation vom 24. Juni 2015 berichten Astronomen im Rahmen des „Rocky Planet Search“ Programms am Telescopio Nazionale Galileo in La Palma über die Entdeckung einer nur 21 Lichtjahre entfernten „Supererde“. Der Planet mit dem Namen HD 219134a umkreist zusammen mit drei anderen den gerade noch mit bloßem Auge sichtbaren Stern HD 219134 im Sternbild Cassiopeia (Kreis rechts im Bild). Der Stern gehört zur Spektralklasse K3V und hat mit 4699 Kelvin eine deutlich niedrigere Oberflächentemperatur als unsere 5780 Kelvin heiße Sonne. Mit einem Radius von rund drei Viertel des Sonnenradius beträgt seine Leuchtkraft auch nur rund 25 Prozent der Sonne. Seine habitable Zone liegt circa 0,5 Astronomische Einheiten (AE) vom Stern entfernt.

 © NASA/JPL-Caltech/DSS

Der als Supererde bezeichnete Planet HD 219134a ist rund 1,6-mal größer und knapp 4,5-mal massereicher als die Erde. Seine Dichte von circa 6 Gramm pro Kubikzentimeter weist ihn eindeutig als Gesteinsplaneten aus. Seinen Stern umläuft HD 219134a auf einer nahezu perfekten Kreisbahn im Abstand von 0,04 AE in nur 3,1 Tagen, wobei er, von der Erde aus gesehen, immer wieder vor seinem Stern vorbeizieht. Leben dürfte es auf HD 219134a wohl nicht geben, da es aufgrund seiner geringen Entfernung vom Stern auf seiner Oberfläche viel zu heiß ist. Das hat die Grafiker der NASA jedoch nicht davon abhalten können, sich umgehend ein fiktives Bild von dem Planeten zu machen.  

© NASA/JPL-Caltech

Worauf beruht nun der Nährwert dieser Entdeckung? Das bloße Auffinden eines weiteren zu den bereits 1900 aufgespürten und bestätigten Planeten kann es ja wohl nicht sein. Denn dass von den geschätzten 40 bis 50 Milliarden Planeten allein in unserer Galaxis hin und wieder ein bislang unbekannter in die Fänge der Planetenforscher gerät, ist nicht sensationell, sondern zu erwarten. Mit den heutigen, technisch ausgefeilten Suchverfahren ist es vermutlich schwieriger, keine Planeten zu entdecken, als immer neue. Was also fasziniert die Forscher an HD 219134a? Nun, es ist seine geringe Entfernung zur Erde. So erklärt Michael Gillon von der Universität Lüttich: "Jetzt haben wir ein lokales Exemplar, das wir genau studieren können. Man kann ihn als eine Art Rosetta-Stein für die Erforschung von Supererden betrachten." Und Michael Werner vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena ergänzt: „Dieser Exoplanet wird in den nächsten Jahrzehnten wahrscheinlich einer der am meisten untersuchten sein.“ Untersuchen wollen die Forscher vor allem, ob der Planet eine Atmosphäre besitzt, und wenn ja, wie sie sich zusammensetzt. Unterstützung bei diesem Vorhaben erhoffen sich die Astronomen vom hochempfindlichen James-Webb-Weltraumteleskop, das voraussichtlich 2018 gestartet wird und das das Hubble-Space-Teleskop ersetzen soll.

Gibt es Leben auf einem Planeten so verrät es sich durch sogenannte Biomarker in der Planetenatmosphäre. Das sind durch biologische Stoffwechselreaktionen erzeugte Atome und Moleküle, vornehmlich Sauerstoff, Ozon und Methan. Da diese Stoffe auch auf abiotischem Wege entstehen können, besteht nur dann eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass sie von belebten Organismen stammen, wenn die drei Molekülarten parallel auftreten. Methan wird in Anwesenheit von Sauerstoff aber relativ schnell zerstört. Wenn es daher in der Planetenatmosphäre nachweisbar ist, muss es stetig „nachgeliefert“ werden. Das ist ein deutlicher Hinweis auf einen biologischen Stoffwechsel. Bei einer Atmosphäre ohne Methan wäre – siehe Bild links – der Planet sehr wahrscheinlich unbelebt.

Bild: NASA

Für die Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten bieten sich zwei unterschiedliche Verfahren an. Während das eine auf Planeten beschränkt ist, die von der Erde aus gesehen vor ihrem Stern vorbeiziehen, also auf solche, die einen Planetentransit vollführen, entfällt diese Einschränkung bei der zweiten Methode. Im ersten Fall beobachtet man den Planeten, wenn er vor seinem Stern vorbeiwandert. Da dabei ein Teil des Sternenlichts auf dem Weg zu uns durch die Planetenatmosphäre hindurch muss, kann man mit einem empfindlichen Spektrometer bestimmen, welche Wellenlängen des Sternenlichts von der Atmosphäre absorbiert werden, und daraus die Art der Atmosphärenmoleküle ableiten.

Beim zweiten Verfahren untersucht man das von der Oberfläche des Planeten reflektierte Licht des Muttersterns. Dazu muss der Planet nicht vor seinem Stern stehen, was die Palette der für eine Untersuchung geeigneten Planeten stark erweitert. Da die Intensität des reflektierten Lichts, neben dem grellen Licht des Sterns, jedoch sehr gering ist, benötigt man besonders empfindliche Teleskope und Spektrometer. Auch hier könnte das James-Webb-Weltraumteleskop gute Dienste leisten. Beispielsweise könnte man mit dieser Methode im reflektierten Licht nach Spuren biologischer, photosynthetischer Pigmente suchen. Diese Pigmente sind meist pflanzlicher Natur und absorbieren bzw. reflektieren bestimmte Wellenlängen des Sternenlichts, sodass sie farbig erscheinen. Unsere Wiesen sind so schön grün, weil das Chlorophyll in den Gräsern einen Großteil des blauen und roten Lichts der Sonne absorbiert, wogegen grünes Licht bevorzugt reflektiert wird.

Vor kurzem hat eine Gruppe von Astronomen und Biologen untersucht, welche chemischen Fingerabdrücke unterschiedliche Organismen hinterlassen und wie sich das auf die Farben der Planeten auswirkt. Das Ergebnis ist ein Farbkatalog, verursacht von 137 Mikroorganismen. Acht davon sind in der folgenden Tafel abgebildet, wobei in jedem Bildteil oben ein herkömmliches Foto der Probe zu sehen ist und darunter eine Mikrofotografie mit 400-facher Vergrößerung. So wurde beispielsweise die dritte Probe von links in der ersten Reihe aus dem Harz einer beschädigten Silberpappel gewonnen und die Probe rechts unten aus dem Wasser eines Aquariums.

Bild: Hegde et al. / MPIA

Die Astrophysikerin Svetlana Berdyugina vom Physikalischen Institut der Albertina-Ludwigs-Universität in Freiburg will mit dieser Methode den aufgrund seiner geringen Entfernung für eine Untersuchung mit Teleskopen optimal geeigneten Stern Alpha Centauri B ins Visier nehmen. Dass man in der bewohnbaren Zone dieses Sterns bislang noch keinen Planeten entdeckt hat, ficht die Forscherin nicht an. Nach noch unbestätigten Messdaten könnte jedoch ein Gesteinsplanet von etwa 1,1 Erdmassen Alpha Centauri B weit innerhalb dessen habitabler Zone umlaufen. Die Astrophysikerin ist davon überzeugt, dass man auch schon vor der Entdeckung eines Planeten mit einem Teleskop „draufhalten“ kann, um nach Biosignaturen zu suchen. Spötter könnten diese Methode mit einem Fischer vergleichen, der in der Wüste seine Netzte auswirft und, falls sich ein Fisch darin verfängt, erfreut feststellt, dass es in der Nähe Wasser geben muss.

Zurück zur Supererde HD 219134a. Auch wenn sich die Planetenforscher von ihrem Fund entzückt zeigen, muss die Frage erlaubt sein: Hat dieser sicherlich biologisch tote Planet auf der Skala der bedeutenden Entdeckungen wirklich den ihm zugedachten Stellenwert? Oder stand bei der Veröffentlichung der Gedanke im Vordergrund, sich einen Platz in der Liste der Planetenjäger zu sichern, nach dem Motto: erst posaunen und dann hoffen, dass sich der wissenschaftliche Gehalt schon noch zeigen wird? Auch die astronomische Gemeinde ist ja nicht frei von derartigem Verhalten. Beispiele gefällig? Am 30. September 2010 überschlugen sich die Medien mit der Topnachricht: „NASA findet bewohnbaren Planeten“. Der verantwortliche Wissenschaftler verstieg sich sogar zu der Behauptung: "Personally, given the ubiquity and propensity of life to flourish wherever it can, I would say, my own personal feeling is that the chances of life on this planet are 100 percent, I have almost no doubt about it“ – mit anderen Worten: Auf diesem Planeten kann es überall Leben geben. Dumm nur, dass sich wenig später der Planet als Luftnummer entpuppte: Es gibt ihn gar nicht! Oder die Meldung, man habe überlichtschnelle Neutrinos gemessen. Übereifrige wollten darauf sogleich die gesamte Physik in den Eimer treten. Und was blieb davon? Eine schlechte Steckerverbindung! Schließlich noch der „Coup“ mit den durch die inflationäre Expansion des Universums ausgelösten Gravitationswellen. Eine Gruppe am Südpol wollte deren Fingerabdruck in Form eines speziellen Polarisationsmusters in der Hintergrundstrahlung gefunden haben. So mancher Kosmologe war hoch erfreut ob dieser Nachricht, schien sie doch die Theorie einer inflationären Expansion des Kosmos zu bestätigen. Doch kurz darauf ließen mit dem Planck-Satelliten gewonnene Daten die Hoffnung im wahrsten Sinne des Wortes zu Staub zerfallen.

Vermutlich wird man irgendwann einen Planeten finden, der alle Voraussetzungen für ein Leben wie auf der Erde erfüllt. Eine zweite Erde, auf die man umziehen kann, falls die alte zugrundegerichtet ist. Auch wenn das eine verlockende Perspektive sein sollte, so weiß doch jeder, der nur ein Minimum an astronomischem Wissen besitzt, dass das nicht durchführbar ist, zumindest nicht – und da lehne ich mich leichtsinnig weit aus dem Fenster – in den nächsten 1000 Jahren. Selbst wenn sich die „planetare Verheißung“ bei unserem nächstgelegenen Sternsystem Alpha-Centauri finden sollte, und man die Technik beherrscht, Raumschiffe auf sehr optimistische zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, wäre man noch immer knapp 50 Jahre bis zum Ziel unterwegs. Allein um die für die Beschleunigung eines 1000 Tonnen schweren Raumschiffes auf ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit nötige Energie bereitzustellen, müssten 100 Kernkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 150 Gigawatt rund 200 Jahre laufen.

Und wer fliegt mit? Sicher nicht alle Menschen, denn bereits heute gibt es 7,3 Milliarden Bewohner auf der Erde, und schon bis Mitte des Jahrhunderts werden es fast 10 Milliarden sein. Die überwiegende Mehrheit der Erdenbürger wird man wohl ihrem Schicksal auf dem zerrütteten Globus überlassen müssen. Ein unguter Gedanke! Ich behaupte, es wäre vernünftiger, sich weniger auf die Suche nach belebten Planeten zu konzentrieren, dafür mehr auf die Erhaltung lebenswerter Bedingungen auf der Erde. Vielleicht ist es dazu bald zu spät. Dann könnte der Dialog zwischen zwei Planeten wie folgt lauten: Sagt der eine: „Meine Güte, du siehst aber schlecht aus“. Darauf der andere: „Ja, ich habe die Menschheit“. „Ach“, sagt der erste, „mach dir keine Sorgen, das geht vorüber“.

Jörn Müller (15. August 2015)