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Ein einziges Molekül reicht nicht aus

Die Entdeckung außerirdischen Lebens, und sei es in mikrobiologischer Form, wäre ein Triumph der Wissenschaft. Da trifft jede vage Andeutung auf offene Ohren – wie zuletzt im September 2020 der vermeintliche Fund des Gases Monophosphan in der Atmosphäre der Venus. Dieses könne auf die Existenz von Leben hindeuten, hieß es damals. Die von Jane Greaves von der Universität Cardiff veröffentlichte Entdeckungsmeldung zog rasch Kritik auf sich: Fachleute stellten sogar in Frage, dass Greaves und ihre Kollegen überhaupt Phosphangas gemessen hatten. Stattdessen könne es auch Schwefeldioxid gewesen sein, wurde gemutmaßt.

Im November gaben die Forscher zu, die Phosphankonzentration wegen eines Datenfehlers des verwendeten Teleskopverbunds Alma zwar überschätzt zu haben, vorhanden sei das Gas aber. Und das bedeute, dass irgendein Prozess auf unserem Nachbarplaneten für den Nachschub sorgen muss, sonst wäre das Gas längst verschwunden. Dass dieser ein biologischer sein könnte, hatten Greaves und ihre Kollegen in ihrer Arbeit als unwahrscheinlich bewertet, aber nicht ausgeschlossen. Das reichte, damit dieses Narrativ, befördert von den zuständigen Pressestellen, ein mediales Echo befeuerte, das nur wenigen wissenschaftlichen Veröffentlichungen zuteilwird.

Ob die Venusatmosphäre Phosphan enthält oder nicht, wird man womöglich bald wissen: Nach pandemiebedingter Zwangspause hat Alma im März seinen Betrieb wiederaufgenommen. Was also, wenn sich der Fund bestätigt? Leben in den Venuswolken Mikroorganismen, die Phosphan als Stoffwechselprodukt erzeugen, oder stammt das Gas aus „unerklärter Chemie“, wie die Forscher vage formulieren?

Suche nach Fingerabdrücken von Leben

Solche Fragen werden sich in Zukunft häufiger stellen. Das amerikanische James-Webb-Weltraumteleskop, dessen Start für den Herbst 2021 geplant ist, oder das europäische Extremely Large Telescope, derzeit in Chile im Bau, sollen bald auch Atmosphären erdähnlicher Planeten um mehr oder weniger sonnenähnliche Sterne spektroskopisch auf die Fingerabdrücke des Lebens untersuchen. Einfach wird das nicht, auch nicht mit naheliegenderen Biomarkern wie Sauerstoff.

Auf der Erde entsteht dieser bei der pflanzlichen Photosynthese, und es ist aus evolutionstheoretischer Sicht vernünftig anzunehmen, dass auch auf anderen Planeten Pflanzen das Licht ihrer jeweiligen Sterne zur Energiegewinnung nutzen könnten. Dennoch wäre ein Sauerstoffsignal in einer Exoplanetenatmosphäre noch kein eindeutiges Lebenszeichen, wie Joshua Krissansen-Totton von der University of California in Santa Cruz gemeinsam mit mehreren Kollegen nun in der Fachzeitschrift „AGU Advances“ feststellt.

Ihre Computermodelle von erdähnlichen Planeten zeigen, dass Planeten mit signifikant größerem oder kleinerem Wasseranteil als die Erde ganz ohne das Zutun von lebenden Organismen zu einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre gelangen können, etwa dadurch, dass Wassermoleküle von der Ultraviolettstrahlung des Sterns in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. „In der Vergangenheit wurde viel darüber diskutiert, ob der Nachweis von Sauerstoff als Anzeichen für Leben ,genug‘ sei“, meint Ko-Autor Jonathan Fortney.

„Unsere Arbeit zeigt, dass man den Kontext kennen muss: Welche anderen Moleküle sind vorhanden, und welche nicht? Was erzählen sie uns über die Entwicklungsgeschichte des Planeten?“ Neben einer vollständigen spektralen Erfassung der Atmosphäre wird es auf die Beschaffenheit der Planetenoberfläche ankommen: Ist sie mit Wasser bedeckt oder wüstenähnlich? Gibt es aktiven Vulkanismus? Das wird auch mit den neuesten Teleskopen nicht leicht zu erkennen sein.

Mit Simulationen dem Phosphan-Rätsel auf der Spur

Monophosphan, eine chemische Verbindung aus einem Phosphor- und drei Wasserstoffatomen, steht auf der Wunschliste der Astrobiologen zwar weit unter Sauerstoff, seine mögliche Entdeckung auf der Venus hat ihr Interesse an dem Stoff aber geweckt. Doch auch hier gilt: Ein Molekül macht noch keine Entdeckung, wie ein Team um Juan Trujillo von der University of New South Wales in Australien in der Zeitschrift „Frontiers in Astronomy and Space Sciences“ feststellte. „Phosphan ist ein vielversprechender Biomarker, denn es entsteht in anderen natürlichen Prozessen nur in sehr kleinen Mengen“, sagt Ko-Autorin Laura McKemmish.

„Solange wir aber nicht genau wissen, wie es produziert und vernichtet wird, können wir auch nicht mit Bestimmtheit sagen, ob es durch ungewöhnliche chemische Prozesse oder kleine grüne Männchen erzeugt wird.“ Um das herauszufinden, sei es notwendig, andere Phosphor enthaltende Moleküle aufzuspüren, die bei der Produktion und Zerstörung von Monophosphan eine Rolle spielen. Zu diesem Zweck simulierten die Forscher am Computer die Spektren von knapp 1000 Phosphor enthaltenden Molekülen. Längst nicht alle davon lassen sich mit heutigen Teleskopen nachweisen. Doch die schiere Menge zeigt, welche Detektivarbeit auf die Astrobiologie in den kommenden Jahren zukommt.

Bis zum eindeutigen, über alle Zweifel erhabenen Nachweis von Leben auf einem anderen Planeten, und sei es eben nur indirekt durch Biomarker in seiner Atmosphäre, ist es noch ein langer Weg. Beobachter des wissenschaftlichen Betriebs tun gut daran, diese Tatsache im Hinterkopf zu behalten: Vermeintliche Sensationsmeldungen wie jüngst im Falle der Venus wird es in Zukunft sicher häufiger geben.

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