Wenn sich in der Atmosphäre des Planeten viel Methan befindet, ist das Leben wahrscheinlich darin.
Das leistungsstarke neue Weltraumteleskop der NASA, James Webb, wird in Kürze auf den Markt gebracht. Nachdem sich das Teleskop entfaltet und den 2. Lagrange-Punkt des Erde-Sonne-Systems erreicht hat, beginnt es zu arbeiten. Eines der Ziele der Mission wird es sein, die Atmosphäre entfernter Exoplaneten auf der Suche nach Biosignaturen oder Lebenszeichen zu untersuchen. Aber welche der den Astronomen bekannten Biosignaturen gilt als die zuverlässigste? Forscher unter der Leitung von Nicholas Vaughan versuchten, diese Frage in einer neuen wissenschaftlichen Arbeit zu beantworten.
Sauerstoff ist in der Erdatmosphäre in großen Mengen (etwa 21 Prozent) vorhanden, aber Sauerstoff kann aus zwei Gründen nicht als zuverlässige Biosignatur angesehen werden. Erstens zeigt das Beispiel der Erde, dass Hunderte Millionen Jahre vom Auftreten der ersten Blaualgen, die durch Photosynthese Sauerstoff freisetzen, bis zur Anreicherung der Atmosphäre mit Sauerstoff in Mengen, die zuverlässig nachgewiesen werden können, vergehen können. Wenn wir uns auf Sauerstoff konzentrieren, können wir daher einen Planeten vermissen, auf dem das Leben tatsächlich schon lange existiert. Das zweite Problem ist, dass Sauerstoff durch Magmamaterie wie Eisen aktiv gebunden wird und starke Oxide bildet. Dies reduziert die beobachteten Sauerstoffkonzentrationen in der Atmosphäre entfernter Exoplaneten weiter.
Eine zuverlässigere Biosignatur kann als das Vorhandensein von Nichtgleichgewichtskonzentrationen von Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre angesehen werden - und in einer neuen Studie zeigt Vaughans Team, dass ein nicht-biologischer Ursprung dieses Gaspaars in der Atmosphäre von Planeten tatsächlich unwahrscheinlich ist. Nicht-biologischer Ursprung impliziert in diesem Fall Vulkanismus.
Dieses Ergebnis, das das Team mithilfe von thermodynamischen Computersimulationen erzielt hat, beruht auf der Tatsache, dass Wasserstoff dazu neigt, sich mit Magma zu verbinden, und in der Zusammensetzung wasserstoffreicher Gase wie CH4 nicht freigesetzt wird. Ein zweiter möglicher Grund ist, dass zur Bildung von CH4 Niedertemperaturmagma erforderlich ist und der größte Teil des Erdmagmas eine höhere Temperatur aufweist.
Laut den Autoren wird Methan in dem unwahrscheinlichen Fall, dass es durch Vulkanismus erzeugt wird, von Kohlendioxid (CO2) begleitet. Daher kann Methan, das in der Atmosphäre des Planeten nicht von Kohlendioxid begleitet wird, als noch zuverlässigere Biosignatur angesehen werden, erklärten die Autoren.
Die Studie wurde im Planetary Science Journal veröffentlicht.