Aktualisiert um 17:30 Uhr ET am 29. März 2023.
Vor einigen Jahren richteten Astronomen ein Teleskop auf einen anderen Stern und entdeckten etwas Bemerkenswertes: sieben Planeten, jeder etwa so groß wie die Erde. Die Planeten befanden sich ziemlich nahe an ihrem kleinen Stern – alle sieben ihrer Umlaufbahnen würden in die Merkurbahn passen. Und doch, weil dieser Stern kleiner, kühler und dunkler ist als unser eigener, befinden sich mindestens drei dieser felsigen Welten in der bewohnbaren Zone, mit der richtigen Temperatur für flüssiges, fließendes Wasser. Erdähnliche Größe und Sonnenschein garantieren nicht, dass Sie ET finden, aber wenn Sie nach Anzeichen von außerirdischem Leben jenseits dieses Sonnensystems suchen, wäre diese Ecke des Universums ein vielversprechender Ausgangspunkt.
Das System, das einen als TRAPPIST-1 bekannten Stern umkreist, ist ungewöhnlich; Wissenschaftler hatten noch nie zuvor einen solchen gefunden, noch haben sie es seitdem getan. Wir können die Exoplaneten mit den Namen b, c, d, e, f, g und h nicht sehen; aus 40 Lichtjahren Entfernung waren sie nur winzige Punkte in den Teleskopdaten. Künstler der NASA haben sie illustriert, ihre Vorstellungskraft von Details der Welten in unserem System geleitet, einschließlich der Wolken und Ozeane der Erde, aber die Exoplaneten sind im Grunde ein Rätsel geblieben. Als das James-Webb-Weltraumteleskop, das neueste und leistungsstärkste Teleskop auf dem Markt, gestartet wurde, waren Experten und Weltraumenthusiasten gleichermaßen bestrebt, es auf dieses kosmische Alphabet auszurichten und einen echten Einblick in die Welten darin zu bekommen.
Jetzt liegen die ersten Ergebnisse vor: Das Webb-Teleskop hat b, den innersten Planeten, beobachtet und … nichts gefunden. Keine Anzeichen von Kohlendioxid, einer Schlüsselkomponente unserer Atmosphäre, die Webb selbst aus vielen Lichtjahren Entfernung erkennen soll. Und ein guter Beweis dafür, dass überhaupt keine nennenswerte Atmosphäre herrschte. „Wir sind überrascht“, sagte mir Tom Greene, ein Astrophysiker bei der NASA, der das Team hinter der neuen Forschung leitete. „Ich war ein bisschen enttäuscht.“
Die gute Nachricht ist, dass wir noch sechs weitere Planeten untersuchen müssen, und die Welten, die weiter von ihrem Stern entfernt sind, haben möglicherweise eine größere Atmosphäre. Das bedeutet, dass wir sechs weitere Chancen haben, eine Atmosphäre um eine felsige Welt herum zu finden und vielleicht sogar das Vorhandensein von Verbindungen zu entdecken, die mit dem Leben verbunden sind, wie wir es kennen. Weitere Beobachtungen würden uns auch ein tieferes Verständnis dafür vermitteln, ob Sterne wie der im TRAPPIST-1-System, die als Rote Zwerge bekannt sind, vielversprechende Kandidaten für die Suche nach bewohnbaren Planeten im Kosmos sind. Das hat große Auswirkungen: In der Milchstraße gibt es weit mehr Rote Zwerge als sonnenähnliche Sterne, und wahrscheinlich haben sie auch Gesteinsplaneten. Wenn auch nur ein TRAPPIST-1-Planet die Bedingungen aufweist, von denen wir wissen, dass sie für das Leben erforderlich sind, würde dies darauf hindeuten, dass die Galaxie von bewohnbaren Welten nur so wimmelt – und die Erde vielleicht nicht so besonders ist.
Andere Astronomen, mit denen ich gesprochen habe, teilten Greenes Enttäuschung über das Fehlen einer Atmosphäre bei TRAPPIST-1b, aber einige sind überhaupt nicht überrascht. Seit die Existenz des Systems 2017 der Öffentlichkeit bekannt gegeben wurde, haben Wissenschaftler unzählige Modelle für die Planeten entwickelt, und die Vorhersagen waren gespalten. „Einige Leute dachten, dass der Planet überhaupt keine Atmosphäre haben würde, und einige Leute dachten, dass er vielleicht eine venusähnliche Atmosphäre haben würde, die hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht“, Jonathan Fortney, ein Astronom an der UC Santa Cruz, der mit Greene an der Astronomie arbeitete neue Forschung zu b, sagte mir.
Bevor Webb auftauchte, beobachtete das Hubble-Weltraumteleskop die meisten TRAPPIST-Planeten, einschließlich b, und fand keine Hinweise auf Licht und aufgeblähte Atmosphären aus Wasserstoff. Das war für Astronomen völlig in Ordnung, denn eine solche neptunähnliche Atmosphäre wäre dem Leben, das hier auf der Erde entstand, nicht förderlich. Wissenschaftler wollten schwerere Gase wie Kohlendioxid, Methan und Sauerstoff nachweisen – ein Trio, das zumindest auf der Erde darauf hindeutet, dass Leben unter den Wolken atmet – und dafür brauchten sie das Webb-Teleskop.
Greene und sein Team nutzten Webb, um die Atmosphäre von b auf eine neue Art und Weise zu beurteilen: Sie maßen Wärme in Form von Infrarotlicht, das vom Planeten ausstrahlt. Ein kühleres Ergebnis würde auf das Vorhandensein einer Atmosphäre hindeuten, die die Wärme des Sterns rund um den Globus zirkulieren lässt. Eine heißere würde eine blanke Oberfläche bedeuten, die die Energie absorbiert und sie dann zurückreflektiert, wie Asphalt nach einem warmen Tag. Die Webb-Daten zeigten, dass der letztere Fall wahr ist; Mit einer Tagestemperatur von etwa 450 Grad Fahrenheit ist TRAPPIST-1b „fast perfekt zum Pizzabacken“, wie die NASA es ausdrückte, aber es ist auch ein luftleerer Steinball.
Der Planet könnte haben vor vielen Äonen eine Atmosphäre gehabt, aber ihr Stern hat sie wahrscheinlich weggenommen, sagte mir Megan Mansfield, eine Astronomin an der Universität von Arizona, die auch Webb verwendet, um Exoplaneten zu studieren. Rote Zwergsterne sind technisch gesehen kühle Sterne – sie sind weit weniger leuchtend als die Sonne – aber sie lieben es zu flackern und Strahlung in den Weltraum zu schießen. „Solche Dinge können einem Planeten die Atmosphäre entziehen“, sagte Mansfield, besonders wenn er so nahe umkreist. TRAPPIST-1b könnte immer noch eine sehr schwache Atmosphäre haben, die für Webb zu kurzlebig ist, um sie zu entdecken, wie der Gashauch, der Merkur umhüllt – aber das ist nicht die Art von erdähnlicher Umgebung, die Forscher in diesem System zu entdecken hoffen.
Astronomen werden sich also entlang der Planetenlinie zu c, d, e, f, g und h bewegen. Greene sagte, er sei optimistischer in Bezug auf die Entdeckung von Atmosphären um die anderen Planeten von TRAPPIST-1 – zumindest vor der enttäuschenden Entdeckung auf b. Aber es ist zu früh, die Hoffnung aufzugeben. Vielleicht sind die Bedingungen weiter draußen angenehmer, wo „mehr Platz für die Ausbreitung dieser intensiven Strahlung und des Flackerns des Sterns ist“, sagte Mansfield.
Das Webb-Teleskop hat c bereits beobachtet, und die Ergebnisse sollten bald veröffentlicht werden, sagte Greene mir. Sollte sich herausstellen, dass es sich auch um einen atmosphärischen Blindgänger handelt, ist das vielleicht kein Grund für Astronomen, sich Sorgen zu machen. Dasselbe gilt sogar für d, weil es am Rand der bewohnbaren Zone umkreist. Aber e? Dann werden sie nervös. Die Planeten e, f und g haben die besten Chancen, erdähnlich zu sein, mit nicht nur einer Atmosphäre, sondern auch einem Ozean. „Jeder Datenpunkt, den wir erhalten, genau wie der, den wir gerade erhalten haben, wird dazu beitragen, diese Theorien darüber zu verfeinern, was Bewohnbarkeit für Planeten bedeutet [red dwarf] Systemen“, sagte mir Nikole Lewis, Astrophysikerin in Cornell. Das arme, schamlose b könnte den Forschern sogar dabei helfen, festzustellen, ob die vielversprechenderen Planeten Wasser haben: Lewis sagte, dass das Fehlen der Atmosphäre bedeutet, dass das Webb-Teleskop die Oberfläche des Planeten untersuchen und nach der chemischen Signatur von Wassermolekülen in dem von ihm reflektierten Licht suchen kann . Ein ausreichend starkes Signal würde Astronomen Hoffnung geben, dass die Substanz anderswo im TRAPPIST-System unter besseren Bedingungen existiert – Hoffnung, dass eine dieser Welten vielleicht ein Zuhause sein könnte.
Für uns natürlich nicht. Eine Wanderung zum TRAPPIST-System bleibt Science-Fiction. Vorerst ist die Menschheit an unseren ruhigen, hellen Stern und an die ihn umgebenden Planeten und Monde gebunden. Wir werden unsere schicken Teleskope bauen und sie auf anderen Welten in der Galaxie trainieren und uns fragen, ob sie selbst seidene Wolken haben und etwas oder jemand sie vom Boden aus anstarrt.