Studie untersucht mögliche Evolutionsstadien auf 29 erdnahen Exoplaneten

Flagstaff (USA) – Könnte es schon in unserer eigenen kosmischen Nachbarschaft hoch entwickelte außerirdische Zivilisationen geben, die uns technologisch überlegen sind? Eine neue Studie hat diese Frage am Beispiel der Evolution des irdischen Lebens untersucht. Die Studie liefert zugleich einen neuen Ansatz auf das sogenannte Fermi-Paradoxon, also zur Frage, warum wir bislang keine Hinweise auf außerirdische Intelligenz gefunden haben.

Wie das Team um den Öko-Informatiker Chris Doughty von der Northern Arizona University (NAU) aktuell im Fachjournal „International Journal of Astrobiology“ (DOI: 10.1017/S1473550426100378) erläutert, sind viele potenziell lebensfreundliche Exoplaneten zwar Milliarden Jahre älter als die Erde, doch bedeutet dieser Umstand aber nicht zwangsläufig, dass das dortige Leben dem unsrigen ebenso weit voraus sein muss. Stattdessen könnte sich das Leben auf vielen der untersuchten 29 vergleichsweise erdnahen Exoplaneten trotz eines höheren Alters dieser Welten sogar deutlich langsamer entwickelt haben, als das der Erde. Entscheidend sei nicht allein die verfügbare Zeit, sondern auch die Energiemenge, die Pflanzen – und damit die erste Nahrungsgrundlage höheren Lebens – durch Fotosynthese gewinnen können.

Fotosynthese als Motor der Evolution

Für ihre Studie untersuchten das NAU-Team, wie sich die Bedingungen auf anderen Welten auf die mögliche Entwicklung von Leben auswirken. Die Überlegungen der Forschenden beruhen auf der Annahme, dass die Evolution nicht allein durch den Zeitablauf voranschreitet. Vielmehr sei vermutlich die über lange Zeiträume verfügbare Energie für das Pflanzenwachstum entscheidend. Auf der Erde sind warme, feuchte Regionen meist durch eine üppigere Vegetation und eine größere Artenvielfalt geprägt als kalte oder trockene Gebiete. Ein Hauptgrund: Mehr Pflanzenwachstum schafft zugleich Lebensräume und Energiequellen für Tiere.

Besonders im Fokus der aktuellen Studie standen nahe Planeten um rote Zwergsterne. Diese Sterne sind die häufigste Sternklasse unserer Galaxie. Einige ihrer Planeten könnten Milliarden Jahre älter sein als die Erde. Allerdings erhalten sie häufig weniger Licht und damit Energie und sind möglicherweise sogar an ihren Stern rotationsgebunden ­– eine Seite weist also fortwährend (ähnlich wie der Erdenmond Richtung Erde) stets in Richtung des Sterns.

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„Wenn sich auf diesen Planeten photosynthetisches Leben entwickelt hat, betreibt es möglicherweise schon seit Milliarden Jahren länger Fotosynthese als das Leben auf der Erde“, erklärt Mitautor Michael Gowanlock, außerordentlicher Professor für Informatik an der NAU. Wegen des schwächeren Lichts und der möglicherweise nur teilweise beleuchteten Oberfläche könnte die gesamte jährliche Photosyntheseleistung dennoch geringer ausfallen.

TRAPPIST-1e könnte noch im Mikrobenstadium sein

Für ihre Untersuchung kombinierten die Forschenden Klimasimulationen mit Abschätzungen des möglichen Pflanzenwachstums. Grundlage waren unter anderem Temperatur-, Licht- und Niederschlagskarten, die Co-Autor Denis Sergeev von der University of Bristol für verschiedene Exoplaneten modelliert hatte. Das Team untersuchte den Planeten TRAPPIST-1e sowie 28 weitere nahegelegene Welten, auf denen zumindest theoretisch flüssiges Wasser möglich sein könnte.

Obwohl der nur rund 40 Lichtjahre entfernte TRAPPIST-1e mehrere Milliarden Jahre älter als die Erde ist, könnte dort die biologische Evolution noch in einem sehr frühen Stadium stecken. Die Forschenden schätzen, dass auf dem Planeten im Vergleich zur Erde bislang lediglich rund 21 Prozent der Kohlenstoffmenge durch biologische Prozesse gebunden wurden und so anderen Lebewesen als Nahrung zur Verfügung standen.

„Da dies weniger ist, als die Erde bereits vor der Entwicklung effizienterer Pflanzen gebunden hatte, schätzten wir, dass sich TRAPPIST-1e möglicherweise noch im mikrobiellen Entwicklungsstadium befindet“, erläutert Mitautor Cameron Hrabak, ein ehemaliger Student der NAU.

Von den 29 untersuchten Exoplaneten könnten laut Studie lediglich zwei – GJ 1061c und K2-3d – hinsichtlich ihrer biologischen Entwicklung der Erde bereits voraus sein. Drei weitere könnten einen Entwicklungsstand erreicht haben, der ungefähr dem Erdzeitalter der Dinosaurier entspricht.

Die Forschenden sehen ihre Ergebnisse allerdings ausdrücklich nicht als Beweis für den tatsächlichen Entwicklungsstand außerirdischen Lebens. Insbesondere die Atmosphären der untersuchten Planeten könnten Klima, Fotosynthese und Evolution erheblich beeinflussen und die verwendeten Datengrundlagen stark verändern. Weitere Beobachtungen, unter anderem mit dem James-Webb-Weltraumteleskop, könnten die Schätzungen künftig allerdings zunehmend präzisieren.

Eher „Dune“ als „Avatar“

Sollte es in unserer kosmischen Nachbarschaft dennoch eine hoch entwickelte Zivilisation geben, könnten ihre Lebensbedingungen laut Doughty eher trockenen oder gemäßigten Ökosystemen ähneln als üppigen tropischen Welten. Auch die Menschheit entwickelte sich vermutlich in Savannenlandschaften, deren Pflanzenwachstum durch Niederschläge begrenzt war.

Doughty veranschaulicht diesen Gedanken mit einem Vergleich aus der Popkultur: Die ökologischen Bedingungen, unter denen sich intelligentes Leben auf solchen Exoplaneten entwickelt haben könnte, seien möglicherweise eher wie in dem Science-Fiction-Klassiker „Dune“ als wie in „Avatar“.

Eine neue Antwort auf das Fermi-Paradoxon

Auf diese Weise liefert die Studie auch eine neue mögliche Erklärung für das sogenannte Fermi-Paradoxon: Wenn es im Universum zahlreiche potenziell lebensfreundliche Planeten gibt, warum haben wir dann noch keine außerirdischen Zivilisationen entdeckt? Zumindest in unserer näheren kosmischen Umgebung könnte die Antwort darin liegen, dass viele Welten zwar alt genug für Leben sind, ihre biologischen Voraussetzungen aber eine vergleichbare Entwicklung wie auf der Erde bislang nicht ermöglicht haben.

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Recherchequelle: NAU

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