Auf der Suche nach Leben im Universum
| 11. April 2011
Die Astronomin Elke Pilat-Lohinger prüft mithilfe von theoretischen Berechnungen, ob es in bestimmten Planetensystemen habitable Zonen geben kann.
Die Planetenbahnen im Sonnensystem verlaufen nahezu kreisförmig.
Auf dieser Grafik sind die Planetenbahnen von Venus (innerste Bahn) bis Saturn ersichtlich, sowie die von der Wissenschafterin veränderte Saturnbahn (Saturn neu), wenn Saturn bei 8.7 Astronomischen Einheiten (AE) ist.
Hier die Bahnen der Planeten Venus, Erde und Mars bei veränderter Saturnbahn (8.7 AE). Diese Änderung bewirkt, dass die Erdbahn eine hohe Exzentrizität aufweist und damit die Venusbahn kreuzt und der Marsbahn sehr nahe kommt. Das hätte dramatische Konsequenzen für das Leben auf der Erde.
Wann entdecken wir endlich einen anderen, bewohnbaren Planeten im Universum? Obwohl neue Beobachtungen zeigen, dass jeder vierte sonnenähnliche Stern eine sogenannte "Exo-Erde" besitzen könnte, fehlt bislang noch ein endgültiger Beweis für deren Existenz. Für WissenschafterInnen wie Elke Pilat-Lohinger vom Institut für Astronomie ist es dennoch nur eine Frage der Zeit, bis diese Suche ein erfolgreiches Ende findet. Ihr aktuelles FWF-Projekt zur Langzeitstabilität erdähnlicher Planeten soll zum Fortschritt in diesem boomenden Forschungsbereich beitragen.
Etwas mehr als ein Jahrzehnt ist es nun her, dass die Genfer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz den ersten extrasolaren Planeten bei einem sonnenähnlichen Stern entdeckt haben. Seitdem ist die Suche nach erdähnlichen Himmelskörpern zu einem der wichtigsten Ziele der Astronomie geworden. Die Entdeckung einer "zweiten Erde" wäre nicht nur ein Meilenstein für die Wissenschaft, sondern auch für die gesamte Menschheit: Dadurch kämen wir der Beantwortung der vielgestellten Frage, ob wir alleine im Universum sind, ein großes Stück näher.
"Wenn man bedenkt, dass eine Galaxie 100 bis 300 Mrd. Sterne umfasst und es rund 100 Mrd. Galaxien im Universum gibt, wäre es wohl anmaßend zu glauben, dass wir die Einzigen im Weltall sind", meint Elke Pilat-Lohinger vom Institut für Astronomie. Eine derartige Auffassung lasse sich nur auf ein gewisses Wissensdefizit bzw. fehlende Beobachtungsmöglichkeiten zurückführen. "Ich glaube, dass es außerirdisches Leben gibt. Wir sind aber noch nicht in der Lage, es ausfindig zu machen", so die Expertin.
Außerirdisches Leben und Habitabilität
Natürlich reicht es nicht, einen erdähnlichen Planteten in der habitablen Zone eines Sterns – jener Region eines Planetensystems, in der lebensverträgliche Umweltbedingungen wie auf der Erde herrschen – zu entdecken, um die Existenz außerirdischen Lebens belegen zu können. Vielmehr ist schon der Nachweis für Habitabilität ein äußerst schwieriges Unterfangen, bei dem die Astronomie auf tatkräftige interdisziplinäreUnterstützung anderer Forschungsbereiche angewiesen ist.
"Von den AstrophysikerInnen brauchen wir Daten über die Entwicklung des Sterns und seiner Planeten. Auch die Erforschung der Planetenatmosphäre sowie die Stabilität der Planetenbahnen sind für den Nachweis von Lebensfreundlichkeit bedeutsam", erklärt Pilat-Lohinger. In ihrem aktuellen Projekt beschäftigt sie sich insbesondere mit letztgenanntem Aspekt: "Die Langzeitstabilität der Planetenbewegung zeigt, ob ein Planetensystem eine der notwendigen Voraussetzungen für die Entwicklung von Leben aufweist oder nicht."
Das sensible Gleichgewicht des Lebens
Ausgangspunkt für die gegenwärtige Forschung der Astronomin sind die Resultate eines Vorgängerprojekts, das sich mit der dynamischen Entwicklung von Planeten in der habitablen Zone befasst hat. Dieses konnte zeigen, wie sensibel das Gleichgewicht des Lebens auf sich verändernde Umweltbedingungen reagiert: "Wenn beispielsweise der Saturn nur um eine Astronomische Einheit näher zur Sonne rückt, bleibt das System insgesamt zwar stabil. Die Exzentrizität – ein Maß für die Abweichung einer Umlaufbahn eines Planeten von der Kreisform – der Erde würde aber stark steigen, was zu extremen Temperaturschwankungen führt. Leben, so wie wir es kennen, wäre dann unmöglich", beschreibt die Wissenschafterin.
Von manipulierten Bahnbewegungen zu "Stability-Maps"
Im Unterschied zum Vorgängerprojekt werden diesmal im Zuge der theoretischen Berechnungen aber nicht nur die Positionen und Massen der Planeten manipuliert, sondern noch weitere spezifische Bahnparameter. "Wir versuchen, Aussagen darüber zu treffen, ob es in bestimmten Systemen überhaupt habitable Planeten geben kann oder nicht", fasst Pilat-Lohinger die Projektziele zusammen. Auf diese Weise wird schnell ersichtlich, wo nach der "zweiten Erde" gesucht werden kann. Die Daten sollen u. a. in Form sogenannter "Stability-Maps" für die weitere wissenschaftliche Forschung zugänglich gemacht werden.
Wettlauf zur zweiten Erde
Wie lange es noch dauern wird, bis in den Weiten des Universums tatsächlich ein lebensbegünstigender Planet entdeckt wird, kann die erfahrene Astronomin nicht abschätzen: "Jedoch ist die Forschung in diesem noch relativ jungen Bereich sehr rasch vorangeschritten: Wir kennen heute bereits über 500 Exoplaneten. In den letzten Jahren ist ein regelrechter Wettlauf um das Finden eines geeigneten Kandidaten entbrannt."
Zuletzt mussten viele ForscherInnen aus Europa und den USA die Suche jedoch aus finanziellen Gründen auf Eis legen. "Meine Hoffnung ist, dass aktuelle und zukünftige Beobachtungen – etwa im Rahmen der europäischen CoRoT- oder der Kepler-Mission der NASA – die nötigen Erfolgsresultate liefern, um wieder mehr Mittel für die Suche nach Leben im Universum zu erhalten", so Pilat-Lohinger. (ms)
Das FWF-Projekt "Exoplanetensysteme: Architektur, Evolution, Habitabilität" von Mag. Dr. Elke Pilat-Lohinger vom Institut für Astronomie der Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie begann am 1. September 2010 und läuft bis zum 31. August 2013.
