Bei der Suche nach außerirdischem Leben ist unsere Erde derzeit das Maß aller Dinge. Das ist auch logisch, denn sie ist der einzige bewohnte Planet den wir kennen und er beherbergt die einzige Art von Leben, die wir verstehen. Wir stellen uns die Erde gerne als optimalen Lebensraum vor. Nicht zu groß, nicht zu klein; nicht zu heiß und nicht zu kalt: Alles ist genau richtig für die Entstehung und Entwicklung von Leben. Und deswegen suchen wir auch anderswo immer nach “Kopien” unseres Planeten. Wir suchen die “zweite Erde”, weil wir denken, dass die Suche nach außerirdischem Leben dort am erfolgversprechenden ist. Aber vielleicht ist das nicht so. Vielleicht ist die Erde gar nicht das Optimum. Vielleicht gibt es Welten, die viel besser für Leben geeignet sind als unser Zuhause? Die Astronomen René Heller von der McMaster University in Kanada und John Armstrong aus Utah sind dieser Meinung und haben sich überlegt, wo es noch besser sein könnte als bei uns.

Der Artikel trägt den kurzen Titel “Superhabitable Words” und beginnt mit einer Übersicht dessen, was man bisher als “Habitable Zone” betrachtet hat. Die klassische habitable Zone wird meistens nur anhand der Eigenschaften des jeweiligen Sterns definiert. Je heißer ein Stern ist, desto weiter weg muss ein Planet rücken, damit es dort nicht zu heiß sondern angenehm warm für die Existenz von flüssigem Wasser ist. Aber natürlich spielen noch viel mehr Faktoren eine Rolle: Die Atmosphäre des Planeten darf nicht zu dick oder zu dünn sein. Der Planet muss eine feste Oberfläche haben. Und so weiter. Deswegen gibt es immer wieder neue Modelle und Berechnungen zur Ausdehnung der habitablen Zone – hier ist eine vom letzten Jahr (ich kann mich gar nicht mehr erinnern, ob ich damals darüber berichtet habe):

Hier ist die Ausdehnung der habitablen Zone (grün) in Abhängigkeit der Temperatur des Sterns gezeigt. Die x-Achse zeigt, wo die habitable Zone liegt und auch, wie viel Strahlung (verglichen mit der Sonnenstrahlung die uns auf der Erde erreicht) auf die Planeten fällt. Im Diagramm auch gezeigt sind diverse bekannte Planeten und man sieht, dass die Erde ganz am Rand der habitablen Zone liegt. Das ist keine neue Erkenntnis; wir wussten auch vorher schon, dass die Erde in der Zukunft aus der habitablen Zone rutschen wird und zwar noch lange bevor die Sonne das Ende ihres Leben erreicht. Es wird nur knapp eine Milliarde Jahre dauern bevor die Erde ihre lebensfreundlichen Bedingungen verliert und viel zu heiß wird.

Ein Planet, der zentraler innerhalb der habitablen Zone liegen würde, hätte es da besser. Es gibt aber auch Prozesse, die einen Planeten auch außerhalb der habitablen Zone am Leben erhalten können. Die sogenannte “Gezeitenheizung” zum Beispiel. Ein Planet der sich auf einer ausreichend elliptischen Bahn um einen Stern bewegt oder ein Mond, der sich auf einer ausreichend elliptischen Bahn um einen Planeten bewegt, spürt an verschiedenen Punkten seiner Bahn unterschiedlich starke Gezeitenkräfte. Ist er auf seiner Bahn dem Stern/Planet nahe, ist die Gezeitenkraft stark; ist er weit weg, dann ist sie schwach. Die Gezeitenkraft führt aber zu einer Verformung des Himmelskörpers: Der Mond zum Beispiel türmt nicht nur das Wasser der Meere zu Flutbergen auf, sondern hebt auch das feste Land ein klein wenig an. Wenn die Gezeitenkräfte sich dank der exzentrischen Bahn aber ständig ändern, ändert sich auch der Grad der Verformung. Der Himmelskörper wird quasi “durchgeknetet” und die dabei auftretende Reibung erzeugt Wärme. Ein durch solche Gezeiten gewärmter Mond eines Planeten kann auch noch weit entfernt von einem Stern ausreichend warm und habitabel sein.

Heller und Armstrong argumentieren, dass man solche Effekte berücksichtigen muss und vor allem berücksichtigen muss, dass es noch viel mehr Effekte gibt, die einen Planeten besser für Leben geeignet machen als die Erde. Wenn man also nach Leben auf anderen Planeten suchen will, soll man sich nicht immer nur auf die “zweite Erde” konzentrieren, sondern lieber auf die “superhabitablen” Welten. Ihr Artikel in der Fachzeitschrift “Astrobiology” ist eher als Diskussionsgrundlage gedacht und nicht als Beschreibung von Forschungsergebnissen. Man findet daher darin auch kaum Modellrechnungen oder konkrete Formeln. Aber es ist trotzdem interessant, sich anzusehen, was einen Planeten “superhabitabel” machen kann. Hier ist eine (unvollständige) Liste der Punkte, die Heller und Armstrong in ihrem Artikel ansprechen:

  • Oberfläche: Ein Planet, der größer ist als die Erde hat natürlich auch eine größere Oberfläche und damit mehr Platz für Leben. Er darf aber auch nicht zu groß werden; sonst sorgt die größere Anziehungskraft für eine zu dicke Atmosphäre und es entwickelt sich ein Gasplanet und kein erdähnlicher Himmelskörper. Zu große Planeten haben außerdem weniger/keine Plattentektonik die durch ihren Einfluss auf das Klima ebenfalls wichtig für die Entwicklung von Leben ist. Die Erde ist zwar der größte der vier terrestrischen Planeten im Sonnensystem – aber die Autoren meinen, ein Planet mit der zwei- bis dreifachen Masse der Erde (eine Supererde) wäre noch besser für Leben geeignet.
  • Geografie: Für das Klima und das Leben spielt auch das Verhältnis von Land zu Wasser eine wichtige Rolle. Die Größe und Lage der Kontinente bestimmt wie die Ozeanströmungen verlaufen und wie Wärme über den Planeten transportiert wird. Im Inneren großer Kontinente gibt es kaum Niederschlag und große Wüsten. Die Tiefe der Ozeane hat einen Einfluss auf die Entwicklung des Lebens. Seichte Meere wie auf der Erde erlauben mehr potentielle Habitate für die Entwicklung des Lebens. Ein Planet, auf dem die Kontinente kleiner und die Meer noch seichter wären und es mehr verstreute Archipel gäbe wäre für die Entwicklung von Leben aber noch besser geeignet. Denn Wasser ist zwar gut, aber man soll es nicht übertreiben. Ein Planet der ein wenig trockener ist, ist laut den Autoren besser gegenüber einem Treibhauseffekt geschützt und läuft nicht Gefahr so zu Enden wie die Venus, bei der sich das gesamte Wasser in der Atmosphäre angesammelt hat und hier einen gigantischen Treibhauseffekt verursacht. Mehr kleine, seichtere Wasserflächen anstatt großer und tiefer Ozeane können eine Welt also “superhabitabel” machen.
  • Ein Superkontinent ist nicht unbedingt super für das Leben (Bild: Künstlerische Darstellung des Superkonintents Rodinia auf der Erde vor 1,1 Milliarden Jahren. Kelvin Ma, CC-BY-SA 3.0)

    Ein Superkontinent ist nicht unbedingt super für das Leben (Bild: Künstlerische Darstellung des Superkonintents Rodinia auf der Erde vor 1,1 Milliarden Jahren. Kelvin Ma, CC-BY-SA 3.0)

  • Panspermie: Im Sonnensystem ist nur die Erde habitabel; in anderen Systemen könnten aber durchaus auch zwei oder mehr Planeten habitabel sein. Und dann könnte Leben von einem Planeten zum anderen wandern. Nicht mit Raumschiffen, sondern auf Meteoriten. Wenn zum Beispiel ein Asteroid auf einem Planeten mit Leben einschlägt können diverse Mikroorganismen mit den Trümmern vom Planeten bis ins All geschleudert werden und dann später auf einem anderen Planeten einschlagen und sich dort weiter entwickeln. Diese These nennt man “Panspermie” und vielleicht hat sie auch bei uns stattgefunden. Ein System mit mehr als einem bewohnbaren Planeten wäre auf jeden Fall “superhabitabel”.
  • Stern: Ein Planet, der älter als die Erde ist, könnte auch superhabitabel sein. Denn Leben braucht Zeit um sich zu entwickeln und kann die Situation auf einem Planeten auch direkt beeinflussen und verbessern, so wie das die ersten Mikroorganismen auch auf der Erde getan haben, also sie Sauerstoff erzeugten und die Atmosphäre veränderten. Ein alter Planet aber braucht einen alten Stern und das Alter wird von der Sternmasse bestimmt. Je weniger Masse, desto älter kann ein Stern werden. Die leichtesten Stern gehören zu Spektralklasse M und können sehr viel älter als die Sonne werden. Allerdings erzeugen junge M-Sterne sehr viel UV-Strahlung was die Entstehung von Leben verhindern kann und alte M-Sternen produzieren sehr wenig UV-Strahlung was auch wieder störend ist, weil ein bisschen UV-Licht für die Abwicklung biochemischer Prozesse nötig ist. Ein bisschen schwerer als M-Sterne aber immer noch leichter als die Sonne sind die K-Sterne. Planeten, die einen leichten K-Stern umkreisen könnten superhabitabel sein. Übrigens ist der nächste Nachbarstern der Sonne, Alpha Centauri B, ist ein K-Stern. Die superhabitablen Welten könnten also gleich vor der Haustür liegen.
  • Himmelsmechanik: Die Erde bewegt sich auf einer fast kreisförmigen Bahn um die Sonne. Und normalerweise geht man davon aus, dass das gut so ist. Aber Heller und Armstrong meinen, dass Leben bei so eine extrem stabile Bahn anfälliger für kleine Störungen ist und tatsächlich erzeugen die kleinen Variationen in der Erdbahn regelmäßig starke Schwankungen im Klima die bis hin zu einer kompletten Vereisung des Planeten führen (“Schneeball Erde”). Ein Planet dessen Bahn ein klein wenig exzentrisch ist wird durch den weiter oben beschriebenen Prozess der Gezeitenheizung erwärmt und ist so den Störungen durch die Bahnänderungen nicht ganz so hilflos ausgeliefert wie ein Planet auf kreisförmiger Bahn ohne Gezeitenheizung. Ein bisschen Unregelmäßigkeit bei der Bahn könnte einen Planeten als superhabitabel machen.

Die Autoren führen noch mehr Punkte auf, die einen Planeten besser für Leben vorbereiten als es auf der Erde der Fall ist. Ob das jetzt alles nur Spekulationen sind oder ob da tatsächlich was dran ist, werden erst ausführliche Untersuchungen und Modellrechnungen zeigen. Und am Ende werden wir sowieso auf neue Beobachtungen von extrasolaren Planeten warten müssen. Erst sie werden uns sagen können, ob es irgendwo noch bessere Welten gibt als unsere Erde. Aber es ist richtig, sich über “Superhabitabilität” Gedanken zu machen. Wir haben in der Vergangenheit schon oft genug den Fehler gemacht und die Erde für etwas besonderes gehalten. Wir dachten, sie wäre das Zentrum des Universums; das Zentrum des Sonnensystems und gottgeschaffenes Paradies speziell für uns Menschen. Wir sollten daher auch nicht davon ausgehen, dass die Erde der beste Planet im ganzen Universum ist – sondern nur einer von vielen die alle besser oder schlechter als die Erde sein können.

Kommentare (22)

  1. #1 tina
    4. Februar 2014

    Gibt es eigentlich eine Schätzung, wie häufig solche potentiellen superhabitablen Planeten sind bzw. sein könnten? Oder ist die Datenbasis da noch zu klein?

    Supererden wurden ja schon viele gefunden, aber die sind ja nicht alle in der habitablen Zone (wieviel Prozent sind das eigentlich?) oder gar potentiell superhabitabel.

  2. #2 Kassenwart
    4. Februar 2014

    Damit sich Leben (Kombination dynamischer Fließgleichgewichte in starker Vereinfachung) auf einem Planeten etablieren kann, sind bestimmte Voraussetzungen physikalischer, chemischer und geologischer Art notwendig. Die sind auf der Erde passend, aber es liegt kein Grund vor, dieses auf anderen Planeten nicht besser oder auch schlechter vorzufinden. Die Randbedingungen und Grenzgrößen (zB Gravitation, Strahlungsmenge, pH-Werte, Temperatur usw.) sind ja bekannt. Innerhalb dieser Grenzen kann es beliebige Variationen geben.

  3. #3 Silava
    4. Februar 2014

    Ich wäre dafür die erste superhabitable Welt Lamuella zu nennen, falls so eine superhabitable Welt mal gefunden wird.

  4. #4 null
    nirwana
    4. Februar 2014

    Was jetzt ? Gibt es dort Leben oder nicht ?

  5. #5 Kassenwart
    4. Februar 2014

    @null

    Wo meinst du denn mit dort?

  6. #6 Troodon
    4. Februar 2014

    Wie sieht es mit Monden aus, die einen Gasplanet umkreisen, die sich in dieser Zone befinden? Hat man entsprechende Planeten schon gefunden, sind es die, auf der ersten Grafik (Gliese 581, HD 40307)?

  7. #7 Florian Freistetter
    4. Februar 2014

    @Troodon: “Wie sieht es mit Monden aus, die einen Gasplanet umkreisen, die sich in dieser Zone befinden? Hat man entsprechende Planeten schon gefunden”

    Man hat Gasplaneten in der habitablen Zone gefunden. Aber bis jetzt noch keinen extrasolaren Mond…

  8. #8 swage
    4. Februar 2014

    …aber natürlich haben wir ein paar gute Beispiele im Sonnensystem. Ein paar Ozeane haben wir ja gefunden. In dem Zusammenhang finde ich Ceres recht interessant. Wir sind immer davon ausgegangen das durch den gravitativen Einfluss der Gasplaneten Hitze entsteht und so einen flüssigen Ozean unterm Eismantel schafft. Nur… Ceres ist kein Mond.

    TL;DR

    Das ist sehr wahrscheinlich. Es würde mich sehr überraschen wenn da keine Monde wären. Und die können sich auch gerne außehalb der habitablen Zone befinden.

  9. #9 Hola
    4. Februar 2014

    Warum rückt in der Grafik die habitable Zone bei heißeren Sternen näher an diese heran? Sie müsste doch weiter entfernt sein?

  10. #10 swage
    4. Februar 2014

    Hmm… stimmt, da hat wohl jemand die Achse vertauscht.

  11. #11 Florian Freistetter
    4. Februar 2014

    @Hola: “Warum rückt in der Grafik die habitable Zone bei heißeren Sternen näher an diese heran? Sie müsste doch weiter entfernt sein?”

    Wie ich im Artikel gesagt habe: Die habitable Zone hängt nicht nur vom Abstand zum Stern ab (und im Diagramm ist auf der x-Achse auch NICHT der Abstand zum Stern aufgetragen!). Da gibts noch mehr Sachen – die Lebensdauer des Sterns zum Beispiel (heiße Sterne leben viel kürzer als kühle Sterne). Oder die Art der Strahlung. Verschieden heiße Sterne erzeugen zB unterschiedlich viel UV-Strahlung und ein habitabler Planet darf nicht zu viel und nicht zu wenig davon abkriegen.

    In der Quelle zum Bild (http://phl.upr.edu/press-releases/anewhabitablezone) sieht man auch ne Version wo auf der x-Achse der Abstand zum Stern aufgetragen ist.

  12. #12 swage
    5. Februar 2014

    Naja, Abstand und Strahlungsintensität… ist etwas unglücklich dargestellt mit 200% ganz links. Es ist an sich weiter weg, aber umgekehrt, weil die Achse umgekehrt ist. Falsch ist es nicht, wäre anderstrum aber optisch geschickter.

  13. #13 Steffmann
    5. Februar 2014

    Interessanter Artikel von den beiden. Ich glaube nur nicht, dass Plattentektonik und seichte Ozeane wirklich besser für die Biodiversität sind. Bin zwar kein Experte auf dem Gebiet, aber ich würde mal vermuten, dass der Vulkanismus und damit die Menge an ausgestossenen Treibhausgasen etc. auf solchen Planeten deutlich ausgeprägter sein müsste.

  14. #14 Florian Freistetter
    5. Februar 2014

    @Steffmann: ” dass der Vulkanismus und damit die Menge an ausgestossenen Treibhausgasen etc. auf solchen Planeten deutlich ausgeprägter sein müsste.”

    Ein Planet der ein bisschen wärmer ist, ist deswegen ja nicht weniger habitabel – wahrscheinlich sogar mehr habitabel! Das Problem sind nur die Klimaänderungen… Wenn die Erde von Anfang an viel mehr Treibhausgasse in der Atmosphäre hätte, dann würden die Klimaschwankungen durch die Milankovic-Zyklen vielleicht auch nicht so stark ausfallen und es wäre generell alles stabiler.

  15. #15 Alderamin
    5. Februar 2014

    @Steffmann

    Die Erde wäre ohne Vulkanismus nie aus dem Schneeball-Erde-Zustand wieder herausgekommen – Das CO2 aus dem Vulkanismus wurde durch die Eisschicht nicht mehr im Meer gebunden und reicherte sich in der Atmosphäre an. Denn das helle Eis erhöhte die von der Erde ins All abgestrahlte Energiemenge und erschwerte die Erwärmung. So die Theorie.

    Beim Mars habe ich gelesen, dass einer der Gründe, warum er seine Atmosphäre verlor, war, dass der Vulkanismus endete. Das CO2 wurde im Wasser zu Gesteinen gebunden und nicht mehr ersetzt. Dadurch sank der Partialdruck, der Treibhauseffekt und das Wasser fror ein. Den Rest erodierte dann der Sonnenwind weg, da der Planet auch kein nennenswertes Magnetfeld mehr hatte – der Geodynamo und der Vulkanismus endeten, weil der Planet innen erstarrte.

  16. #16 Kryptonoob
    5. Februar 2014

    Somit sieht man, dass die Erdmasse mehr im “grünen Bereich” liegt als die des Mars:
    – mehr Energiereserven
    – mehr Schwerkraft, um die Atmosphäre zu halten

  17. #17 Alderamin
    5. Februar 2014

    @Kryptonoob

    Genau. Wobei, wenn Mars näher an der Sonne gewesen wäre, hätte er weniger Treibhauseffekt gehabt. Ein großer Mond hätte für ein stärkeres Magnetfeld gesorgt.

    Bei Supererden würde ich die Gefahr sehen, dass sie zu viel Wasser abbekommen und hunderte oder tausende Kilometer tiefe Ozeane ohne festes Land hätten. Je nachdem, wie Leben entsteht, könnte das von Nachteil sein. Für die Entstehung von intelligentem Leben oder Technologie auf jeden Fall (Feuer, Eisen schmelzen, Strom erzeugen, alles schwierig unter Wasser, vor allem wenn die Rohstoffe in unerreichbaren Tiefen liegen und man lediglich Flossen zum Hantieren hat).

    Aber für die Wassermenge kommt es ja auch darauf an, wie viele Asteroiden von woher den Planeten mit Wasser beliefern. Da wäre wohl ein migrierender Jupiter nötig, der die Eiszone ins innere Sternensystem abräumt, aber bitte nicht zu viel des Guten.

  18. #18 Alderamin
    5. Februar 2014

    @Kryptonoob

    Wobei, wenn Mars näher an der Sonne gewesen wäre, hätte er weniger Treibhauseffekt gehabt.

    Sollte heißen: hätte er weniger Treibhauseffek nötig gehabt (um eine habitable Atmosphäre zu halten).

  19. #19 Tom
    www.daemon.de
    5. Februar 2014

    Also ich finde die Vorstellung, dass verschiedene Planeten verschieden gut für Leben geeignet sein können, eher abwegig, mit Verlaub.

    Die Sache ist doch die: WENN sich auf einer Welt erst einmal Leben entwickelt hat, dann ist es da und wird den kompletten Planeten erobern und alle Nischen füllen, die füllbar sind. Wenn ein Planet aus unserer Sicht weniger oder besser gut geeignet ist, dann ist das doch rein subjektiv. In Wirklichkeit gibt es dort einfach nur Leben, das sich anders entwickelt hat.

    Einen anderen Punkt wollte ich noch erwähnen, ich bin mir nicht sicher ob ich das richtig verstanden habe: lt. den Autoren sollen Planeten mit stabileren externen Parametern (wie die Umlaufbahn) besser geeignet für Leben sein, weil sie weniger für Störungen anfällig seien. Meiner Meinung nach dürfte das Gegenteil der Fall sein. Weil Störungen nämlich für Entropie sorgen und die ist für die Evolution durchaus nötig. Wenn sich auf einem Planet nie die Umwelt oder das Klima ändert (einschliesslich katastrophaler Ereignisse), hat die Evolution keinen “Grund”, den nächsten Schritt zu gehen.

    Oder?

  20. #20 Steffmann
    5. Februar 2014

    @Florian @Alderamin

    Danke für Eure Antworten.

    Vermehrter Vulkanismus führte aber auch mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Versauerung der Ozeane und zu einem grossflächigen Absterben der Fauna und Flora gegen Ende des Perms auf der Erde.

    Auf einem Planeten freilich, der quasi mit diesen Bedingung “gross” wird, kann das natürlich ganz anders aussehen.

  21. #21 Zhar The Mad
    6. Februar 2014

    @Tom

    Nun, aber selbst auf der Erde gibt es doch Regionen wo Leben, im speziellen die Diversität, besser gedeiht als anderswo. Klassisches Beispiel wäre doch der Unterschied zwischen Wüsten und Tropen. Sicher gibt es in den Wüsten Leben, aber für ‘vielversprechende’ Evolution ist es eben besser mehr davon zu haben und warum dann nicht besser ein Planet, wo seine ‘Wüsten’ wie unsere Tropen aussehen?
    Und sicher sind Veränderungen zB wichtig für Intelligenz, denn genau das mach ja intelligenz aus, sich an veränderte Umstände anzupassen und das schneller als ‘gewöhnliche’ Selektionsprozesse. Aber sind große Einshnitte wirklich nötig? Intelligenz ist auch so Vorteil genug um sich zu behaupten, siehe Soziale Intelligenz, also die Fähigkeit andere einschätzen zu können und sich daraus Vorteile zu verschaffen.
    Oder nehmen wir die Entwickung des Kiefers in unserer eigenen Geschichte. Hier gab es plötzlich auch einen ‘Evolutionssprung’, aber eben Hausgemacht, ohne äußere Einflüsse.
    Und die Verbindung von stabilerer Umlaufbahn zu zu wenig Veränderung, würde ich auch nicht so pauschal annehmen, immerhin verändert sich die Umwelt auch auf stabilen Bahnen, nur eben nicht zu gravierend. Ich denke der Schneeball-Effekt war eher hinderlich als förderlich für eine reichhaltige Entwicklung.
    Und angenommen solche “katastrophalen” Einflüsse seien wichtig, dann wäre ein Planet in einer größeren Asteroidenwolke doch dann auch vorteilhafter, als unser einer. Oder ein Planet der mit sicherer Regelmäßigkeit ein Teilchenstrahl kreutzt o.ä..
    Und Zeit an sich ist ein nicht zu unterschätzender Faktor, ein Planet der 10x mehr Zeit hat mit seinen Leben etwas anzfangen, hat ein ‘super’ durchaus verdient.
    Kurzum, es ist meiner Meinung nach durchaus sinnvoll und möglich in besser und schlechter geeignet zu unterscheiden.

    Und natürlich wissen wir nicht was für anderartiges Leben sich womöglich als besser oder schlechter herausstellt, aber wir können halt nur von den Dingen ausgehen die wir kennen(und die geben uns schon gute Rahmenbedingungnen), andernfalls macht allein die Habitable Zone ja schon keinen Sinn.

    nebenbei bemerkt(explizit keine Unterstellung der hier Kommentierenden); “Wir wissens halt nicht genau” ist eine faule Ausrede fürs Nichtstun und ist kein gutes Argument gegen “Wir tun was wir können”.

  22. […] sind als unser Heimatplanet, beschäftigen sich Artikel bei ScienceBlogs und bei Telepolis. “Besser als die Erde: Superhabitable Welten” titelt Florian Freistetter bei ScienceBlogs. Volker Wittman betitelt seinen […]