In unserem riesigen Universum mit einer unvorstellbar großen Anzahl von Sternen und Planeten gehen Wissenschaftler davon aus, dass es sicherlich ein anderes Leben geben muss, das sich anderswo entwickelt hat.
Dank des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) können wir der Entdeckung der Zeichen unserer kosmischen Nachbarn auf Exoplaneten, die viele Millionen Kilometer von zu Hause entfernt sind, möglicherweise einen Schritt näher kommen.
In einer neuen PBS-Wissenschaftsserie NOVA Special genannt Neues Auge auf das Universumdie am 22. Februar uraufgeführt wurde, diskutieren Wissenschaftler darüber, wie das JWST ihnen hilft, herauszufinden, welche Exoplaneten Atmosphären haben und daher eine Chance haben, auf ihnen Leben zu haben.
„Der gesunde Menschenverstand, wenn man sich anschaut, wie Biologie, Chemie, Geologie und Physik funktionieren, würde sagen, nein, wir sind nicht allein“, sagte Hakeem Oluseyi, Astrophysiker an der George Mason University, in einem Clip aus dem Dokumentarfilm.
Exoplaneten sind Planeten, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen. Wir haben bis zum 1. März 2023 5.332 bestätigte Exoplaneten auf 3.931 Planetensystemen gefunden. Etwa 855 dieser Sternensysteme haben mehr als einen Planeten.
„Es gibt viele Methoden, um Exoplaneten zu entdecken“, sagte Néstor Espinoza, ein Astrophysiker und Astronom am Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore theaktuellenews.
„Am beliebtesten ist jedoch die Methode der Transiting Exoplanet-Erkennung, bei der wir einfach geduldig warten, bis der Planet vor den Sternen vorbeizieht. Und wenn wir Glück haben, geschieht dieser Transit in derselben Sichtlinie wie dieser.“ Wir blicken von der Erde aus, dann beobachten wir eine leichte Abschwächung des Flusses, den wir von diesem Stern aus beobachtet haben. Und so entdecken wir diese Art von Exoplaneten, wie wir sie nennen. Es gibt viele andere Methoden, aber diese ist bei weitem die beste der beliebteste, von dem die meisten bisher bestätigten Exoplaneten stammen”, sagte er.
Betrachtet man Exoplaneten, während sie vor ihrem Stern vorbeiziehen, können die Astrophysiker auch feststellen, ob der Planet eine Atmosphäre hat, die eine Voraussetzung für Leben auf diesem Planeten wäre.
„Das kommt von einer sehr cleveren Beobachtung, die im Jahr 2000 gemacht wurde“, sagte Espinoza. „Sie fanden heraus, dass, wenn ein Planet vorbeizieht, ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten gefiltert wird, wenn der Planet vor ihm vorbeizieht, der Planet einen Teil des Lichts blockiert, aber diesen kleinen Bruchteil des Lichts, der auch durch die Erde geht Atmosphäre interagiert damit. Einige dieser Informationen werden also in diesem Licht gespeichert.“
Die Forscher können dann die Lichtsignale analysieren und feststellen, ob Chemikalien vorhanden sind, die auf eine Atmosphäre hinweisen, und falls vorhanden, woraus sie besteht.
„Es gibt zwei Moleküle, die wir versuchen, diese Frage zu beantworten [of if there is an atmosphere] aus. Einer ist Kohlendioxid. Und der Grund, warum wir nach Kohlendioxid suchen, basiert auf unserer eigenen Erfahrung im Sonnensystem. Mars und Venus haben von Kohlendioxid dominierte Atmosphären. Die Erde ist Stickstoff, was bedeutet, dass der größte Teil davon Stickstoff ist. Aber es stellt sich heraus, dass die Kohlendioxidatmosphären die größten Signale erzeugen. Das suchen wir also [for] Zuerst versuchen sie herauszufinden, ob sie Atmosphären haben. Aber die Leute suchen auch nach Wasserspielen”, sagte Espinoza.
Sie suchen auch nach methandominierten Atmosphären, die wir auch in unserem eigenen Sonnensystem haben, wie Titan, einem der Saturnmonde.
Selbst wenn ein Exoplanet eine Atmosphäre hat, bedeutet das nicht, dass der Planet lebenslang bewohnbar sein wird. Die Forscher müssen den Inhalt der Atmosphäre analysieren, um zu sehen, ob es Chemikalien gibt, die nur von lebenden Zellen erzeugt werden.
„Es gibt keinen starken Konsens darüber, was genau behaupten oder schreien wird, dass das Leben ist“, sagte Espinoza. „Man braucht nicht nur ein Molekül, um entdeckt zu werden, man braucht mehrere Moleküle, die man nachweisen kann. Wenn diese Chemie aus dem Leben kommen könnte, ist das beste Beispiel, das ich dafür geben kann, das, was mit der Venus passiert ist.“
Espinoza beschrieb, dass, als Phosphin auf der Venus entdeckt wurde, viele behaupteten, dass dies bedeute, dass der Planet Leben habe, da Phosphin normalerweise nur von Lebewesen produziert wird. Nach weiteren Untersuchungen fanden Wissenschaftler jedoch heraus, dass Phosphin auch in Abwesenheit von Leben entstehen kann
Es ist auch möglich, dass das Leben anderswo ganz anders ist als alles, was wir erkennen können, und dass wir es völlig verpassen, weil wir nach den falschen Zeichen suchen.
“Es gibt nichts zu sagen, dass es da draußen andere Lebensformen geben könnte”, sagte Espinoza. „Aber für uns wird es extrem schwer zu behaupten, dass das das Leben ist. Was wir zuerst sagen würden, ist, dass die Daten etwas Ungewöhnliches enthalten, oder? Sie passen vielleicht nicht zu unseren Modellen. Das ist ein weiterer Sprung, den ich nicht mache.“ denke, wir können es schaffen.”
Das JWST war ein „Spielveränderer“ für die Exoplanetenforschung, da es den Astrophysikern einen viel größeren Detaillierungsgrad ermöglichte.
„Aber jetzt mit James Webb öffnen Sie die Menge an Farben und Regionen, und Farben entsprechen der Art von Molekülen, die Sie erkennen können. Wir hätten also all das wie ein winziges Merkmal von Wasser, das Sie sehen könnten. Aber jetzt mit James Webb, Sie öffnen das gesamte chemische Inventar, [it] kann Wasser erkennen, Sie können kommen, um Kohlendioxid zu nehmen, und so weiter. Das ist wirklich ein Spielveränderer in der Präzision, weil das Teleskop so groß und so stabil ist“, sagte er. „Die Tatsache, dass wir dies nicht nur erforschen, sondern sehr genau erforschen können, ist etwas, auf das wir vorher noch nicht zugegriffen haben .”
Espinoza hält nicht den Atem an, dass der JWST bald Leben finden wird, aber er bleibt offen für die Idee.
„In Bezug auf die Aussichten, dass das James-Webb-Weltraumteleskop Leben entdeckt, halte ich es nicht für sehr wahrscheinlich, um ganz ehrlich zu sein. Und ich bin ein guter Wissenschaftler, ich warne ‚nicht sehr wahrscheinlich‘. Weil wir nicht wissen, was wir in diesen Daten sehen werden, aber es ist gut, daran zu denken, dass die Antwort, die das James-Webb-Weltraumteleskop meiner Meinung nach wirklich beantworten kann, lautet: „Hat dieser Planet überhaupt eine Atmosphäre oder nicht?’ Das ist die sehr große Frage. Das ist eine Schlüsselfrage. Und es ist wie ein kleiner Schritt für unsere Studenten, aber ein großer Schritt für die Menschheit”, sagte er.
„Also wissen wir es nicht wirklich, wir brauchen Daten. Wir stehen gerade am Anfang.“
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