Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)
CC BY-SA 3.0
Leben auf der Erde wird von Photosynthese beherrscht, der Prozeß, bei dem grüne Pflanzen und einige Organismen Sonnenlicht bei sichtbaren Wellenlängen nutzen, um kohlenstoffbasierte Nährstoffe aus Kohlendioxidgas und Wasser zu synthetisieren. Photosynthese entstand relativ früh in der Entwicklungsgeschichte der Erde, vielleicht bereits vor drei Milliarden Jahren. Eines der wichtigen Produkte der damit verbundenen chemischen Reaktion ist die Freisetzung von Sauerstoffmolekülen in die Luft, mit dramatischen Folgen für die dadurch ermöglichten großen evolutionären Entwicklungen. Man schätzt, daß, nachdem sich die Photosynthese durchgesetzt hatte, annähernd sechshundert Millionen Jahre erforderlich waren, um die irdische Atmosphäre mit Sauerstoff anzureichern. Bisher sind ungefähr 4100 Exoplaneten bekannt, von denen fünfzig innerhalb der habitablen Zone ihrer Heimatsterne liegen, wo Temperaturen an der Oberfläche es erlauben könnten, das flüssiges Wasser existiert. Könnte Photosynthese auf einigen dieser Planeten möglich sein – und könnten wir atmosphärischen Sauerstoff oder andere Hinweise auf die Aktivität der Photosynthese entdecken?
Die Astronomen Manasvi Lingam und Avi Loeb vom CfA untersuchten die Eigenschaften einer bestimmten Klasse von Sternen, M-Zwerge mit weniger als ungefähr 0.2 Sonnenmassen. Obwohl diese Art an Sternen nicht die sonnenähnlichste ist, kommt sie wie ihre Planeten häufig vor. Zum Beispiel hat der sonnennächste Stern, Proxima Centauri, eine Masse von nur 0.12 Sonnenmassen und er wird von einem Planeten, Proxima Centauri b, umkreist, der in dessen habitabler Zone liegt. Das Problem für Leben besteht darin, daß diese Sterne mit geringer Masse viel kühler und lichtschwächer als die Sonne sind. Proxima Centauri hat eine Oberflächentemperatur nur etwa 3000 K im Vergleich zur Oberflächentemperatur von 5780 K der Sonne. Die kühlere und lichtärmere Oberfläche liefert viel weniger sichtbares Licht, das für Reaktionen der Photosynthese zur Verfügung steht. Die Astronomen untersuchten diese Sterne (sie betrachteten auch Sterne bis zum 2.5-fachen der Sonnenmasse) und berechneten, ob sie erdähnliche Biosphären erhalten oder die Planeten Sauerstoff in ihren Atmosphären aufweisen könnten. Sie überlegten auch, ob zusätzliche Effekte bei Sternen mit geringer Masse wie etwa Flares sinnvollerweise zum Budget des sichtbaren Lichts beitragen könnten.
Die Forscher kommen zu dem Schluß, daß, in Übereinstimmung mit früheren Untersuchungen, Planeten in den lebensfreundlichen Zonen um Sterne mit geringer Masse nicht genug sichtbares Licht empfangen können, das erdähnliche Biosphären ermöglicht. Sie stellen fest, daß, obschon Sterne mit mehr als 0.21 Sonnenmassen ausreichend Licht liefern, insbesondere die weniger massereichen Sterne wie Proxima Centauri nicht wirklich in der Lage sind, Photosynthese zu erhalten oder auf dem Planeten eine Sauerstoffatmosphäre aufzubauen. Zu guter Letzt folgern Lingam und Loeb, daß Strahlung durch Flares nicht wirklich hilfreich ist. Sie warnen aber davor, daß die fehlende Entdeckung von atmosphärischem Sauerstoff auf einem Exoplaneten nicht aus sich heraus die Möglichkeit des Vorhandenseins von auf Photosynthese basierendem Leben ausschließt, entweder, da (zumindest im Fall eines Sterns mit geringer Masse) nicht genug Zeit vergangen ist, um Sauerstoff anzusammeln oder weil das Gas verbraucht wurde.
Literatur:
„Photosynthesis on habitable planets around low-mass stars“
Manasvi Lingam and Abraham Loeb
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 485, 5924, 2019
oder
arXiv:1901.01270v2 [astro-ph.EP] 20 Mar 2019
