Astronomie: Ist da wer? Auf der Suche nach einer zweiten Erde und wo es im All Leben geben könnte

Gibt es eine zweite Erde? Mehr als 5500 Exoplaneten wurden bis bislang gefundenen. Auf 35 von ihnen könnte es Leben geben. 

Die meisten Forscher sind sich sicher: Irgendwo da draußen im Universum muss es außerirdisches Leben geben. Allein aus statistischen Gründen ist das mehr als wahrscheinlich, schließlich gibt es schätzungsweise 100 Milliarden Galaxien im Weltall mit 70 Trilliarden (eine 7 mit 22 Nullen) sichtbaren Sternen, wie der Australische Astronom Simon Driver errechnet hat. Diese wiederum werden von einer noch größeren Anzahl an Planeten umkreist. 

Seit die beiden Schweizer Forscher Michel Mayor und Didier Queloz 1995 den Nachweis für den ersten Exoplaneten präsentierten, suchen Astronomen mit immer besseren Methoden nach Planeten, die in der „habitablen“ Zone um ihr Zentralgestirn kreisen. In einer Entfernung also, in der die Temperaturen nicht zu heiß, aber auch nicht zu kalt sind, wo es flüssiges Wasser und Kohlenstoff gibt und eine lebensfreundliche Atmosphäre existiert, kurzum: wo sich Leben entwickeln könnte.

Bei der Suche nach Exoplaneten entdeckten Astronomen etliche Arten von Planeten, die es in unserem Sonnensystem nicht gibt. „Mini-Neptune“: besonders kleine Gasplaneten; „Super-Erden“: Felsplaneten, die größer als unsere Erde sind; „Heiße Jupiter“: Gasplaneten, die besonders nahe an ihrem Stern kreisen; „Eisgiganten“, die sehr weit vom Stern entfernt sind und „Steppenwolf-Planeten“, die ganz alleine durchs All fliegen. Nur in der habitablen Zone um einen Stern vermuten Astronomen mögliche Lebensformen. Eine der wichtigsten Voraussetzungen dafür ist flüssiges Wasser. Die Abbildung stammt aus dem aktuellen Buch „Sind wir allein im Universum?“ der österreichischen Astrophysikerin Lisa Kaltenbacher
© Mandy Fischer

Mittlerweile ist die Zahl der entdeckten Exoplaneten geradezu explodiert, auf nunmehr 5569 (Stand vom 5.1.2024). Und nahezu täglich werden es mehr, auch dank des James-Webb-Weltraumteleskops, das seit Juli 2022 Bilder und Daten in dato ungekannter Auflösung liefert. Allerhöchste Zeit, Ordnung in diesen Planeten-Zoo zu bringen. Weil wir Menschen das Fremde am besten verstehen, wenn wir es mit Vertrautem abgleichen, haben die Forscher die Exoplaneten eingeteilt nach ihrer Ähnlichkeit mit den Planeten unseres Sonnensystems. 

Heiße Jupiter 
In unserem Sonnensystem ist Jupiter der mit Abstand größte Planet. Er ist so groß, dass alle anderen Planeten von Merkur bis Neptun darin Platz finden würden. Die Kreisbahn des Jupiters liegt ziemlich weit von der Sonne entfernt, entsprechend kalt ist es auf ihm. Als Forscher dann erstmals einen Gasriesen entdeckten, der viel näher zu seinem Stern kreiste als die bis dato bekannten Gasplaneten, waren sie überrascht. 

Auf ihnen ist es so heiß, dass ihre Atmosphäre zum Teil verdampft. Exoplaneten-Forscher nennen sie daher „Heiße Jupiter“. 51 Pegasi b war der erste Planet dieser Kategorie und der erste Exoplanet überhaupt, der 1995 entdeckt wurde. Er umkreist seinen Stern in nur vier Tagen und ist rund 1000 Grad heiß.   

Eisgiganten 
Das Gegenstück zu heißen Jupitern sind die Eisgiganten. Auch diese finden sich in unserem Sonnensystem nicht. Sie sind viel weiter von ihrem Stern entfernt als unser äußerster Planet Neptun. Dadurch ist es auf ihnen extrem kalt und ein Teil der Gase, aus denen sie bestehen, gefriert.  

Mini-Neptune
Sie gehören zu den häufigsten Exoplaneten, die Astronomen bisher identifiziert haben. Mini-Neptune sind nur etwas mehr als doppelt so groß wie unsere Erde, aber viel leichter als diese, da sie überwiegend aus Gasen bestehen. GJ 1214b war der erste Planet dieses Typs, der 2009 entdeckt wurde. Er kreist um einen kleinen, roten Stern, der rund 42 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Während Diamanten auf der Erde ein rares Gut sind, da sie nur bei sehr heißen Temperaturen und hohen Drücken im Erdinneren entstehen können, regnen sie auf Mini-Neptunen vermutlich vom Himmel. Zu diesem Ergebnis kamen jüngst Wissenschaftler mehrerer deutscher Forschungsinstitute, die im Labor untersucht hatten, bei welchen atmosphärischen Bedingungen sich Diamanten bilden können. Bis dahin war man davon ausgegangen, dass es nur auf Gasriesen Edelsteine regnete.

Super-Erden 
Auf der Suche nach extraterrestrischem Leben sind sie die aussichtsreichsten Kandidaten. Die inneren vier der acht Planeten unseres Sonnensystems (Merkur, Venus, Erde, Mars) sind allesamt Felsplaneten, haben also eine feste Oberfläche. Die Erde ist der größte unter ihnen und doch ist sie im Vergleich zu vielen anderen Felsplaneten im Universum eher klein. Super-Erden heißen solche Planeten mit einer festen Oberfläche und einem Gewicht, dass das unserer Erde um ein Vielfaches überschreiten kann. 

Die schwerste bislang entdeckte Super-Erde ist 18-mal so schwer wie unsere Erde. Felsplaneten sind so interessant, weil es auf ihnen flüssiges Wasser geben könnte, was wiederum die Voraussetzung für Leben in den uns bekannten Formen wäre. Rund 35 Planeten wurden Stand jetzt ausgemacht, die der Erde ähneln könnten. Klingt nach wenig, ist aber schon recht viel, sagt die österreichische Astrophysikerin Lisa Kaltenegger. Denn mit den bisherigen Teleskopen lassen sich erdgroße Planeten nur sehr schwer entdecken, falls überhaupt. Das hat vor allem mit ihrer vergleichsweise geringen Größe und den gängigen Methoden zu ihrer Detektion zu tun.  

Kepler-22b war 2011 der erste Exoplanet, der innerhalb der habitablen Zone eines sonnengroßen Sterns entdeckt wurde. Er ist 2,4-Mal so groß wie die Erde. Auf ihm könnte es flüssiges Wasser geben
© Nasa/Picture Alliance

Eine Methode, um Exoplaneten zu finden, ist die sogenannte Abdunklungsmethode. Dabei messen Teleskope, wie stark sich ein Stern verdunkelt, wenn ein Himmelskörper an ihm vorbeizieht. Im Vergleich zur Sonne ist etwa die Erde so klein, dass sie nur einen winzigen Bruchteil des Sonnenlichts abschattet. Mit den derzeitigen Teleskopen würden wir selbst sie aus großer Entfernung nicht entdecken können. 

Anders sieht es aus, wenn das Größenverhältnis zwischen Stern und Felsplanet etwas ausgeglichener ist. Die bekannten Super-Erden umkreisen daher meist rote Sonnen, die deutlich kleiner sind als unsere eigene gelbe Sonne. Um kleinere Erden zu finden, braucht es noch leistungsfähigere Teleskope und auch längere Beobachtungszeiten als bisher.    

2009 entdeckten Forscher erstmals eine mögliche Super-Erde in der habitablen Zone: Gliese 581 d befindet sich im Sternbild Waage und ist uns mit nur 20 Lichtjahren Entfernung nach astronomischen Maßstäben recht nah. Der Planet bekommt zwar weniger Sternenlicht ab als der Mars von der Sonne, aber mit genügend Treibhausgasen in der Atmosphäre wäre er durchaus lebensfreundlich. 

2013 detektierte dann das Kepler-Weltraumteleskop gleich zwei Kandidaten, auf denen potentiell Leben existieren könnte: Kepler-62e und Kepler-62f. Beide sind nur etwa anderthalb Mal so groß wie die Erde und in der habitablen Zone um ihren Stern unterwegs.   

Mittlerweile wurden rund ein Dutzend Felsplaneten identifiziert, die kleiner als zwei Erdradien sind und in der lebensfreundlichen Zone um ihren Stern kreisen. Darunter ist einer, Proxima Centauri b, nur vier Lichtjahre von uns entfernt. Leider ist es unmöglich, seine Atmosphäre auf die Spuren möglicher Lebewesen hin zu erforschen. Denn dazu müsste er, von der Erde aus gesehen, vor seinem Stern Proxima Centauri vorbeiziehen – was nicht der Fall ist. Proxima Centauri b wäre gleichwohl ein interessantes Ziel für eine unbemannte Mission, sagt Kaltenegger.  

Lavawelten 
Manche Felsplaneten fliegen so nah um ihren Stern, dass ihre Oberfläche aus geschmolzenem Gestein besteht. Sie heißen daher Lavaplaneten. Der erste dieser Art wurde 2009 identifiziert. Er trägt den Namen CoRoT-Tb und befindet sich im Sternbild Einhorn. Anderthalb Mal so groß wie die Erde, umrundet CoRoT-Tb seinen Stern alle 20 Stunden, ein Jahr ist auf ihm also kürzer als ein Erdentag. Auf seiner mehr als 1000 Grad heißen Oberfläche wogen Meere aus glühender Lava.  

Steppenwolf-Planeten 
Sie sind die skurrilsten unter allen Planeten. Normalerweise kreisen Planeten auf festen Bahnen um einen Stern, in seltenen Fällen auch mal um zwei Sterne. Doch dieses Dogma war nicht länger haltbar, als der erste Planet auftauchte, der ganz alleine ohne einen Stern durchs All flog. Was ihn (und mehrere andere inzwischen entdeckte) dazu gebracht hat, lässt sich zwar nur vermuten. Sehr wahrscheinlich aber sind sie durch die Kollision mit einem anderen Himmelskörper aus ihrer ursprünglichen Umlaufbahn geworfen und ins All katapultiert worden. Die österreichische Astrophysikerin Lisa Kaltenegger bezeichnet sie als „Steppenwolf-Planeten“.  

Und weiter? 
Mit dem 2021 gestarteten James-Webb-Weltraumteleskop lassen sich Exoplaneten viel genauer beobachten als mit allen bisherigen Messgeräten. Ob Forscher damit wirklich eine zweite Erde finden werden, bliebt offen. Sicher ist allerdings, dass sich der bunte Zoo aus fremden Welten noch um viele spannende Objekte erweitern dürfte. 

Lisa Kaltenegger: „Sind wir allein im Universum“ ist erschienen im Ecowing Verlag und kostet 24 Euro
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