Spektralanalyse

Farben von Exoplaneten verraten Lebensbedingungen

D. Lenz

Wissenschaftler untersuchen welche Rückschlüsse die Farbe von Exoplaneten auf die dortigen Lebensbedingungen zulassen. Vergleichen wir die Farben der Planeten unseres Sonnensystems, so sind Planeten in der habitablen Zone, die größtenteils ein blaues Licht reflektieren, die vielversprechendsten Kandidaten für eine zweite Erde.

Heidelberg (Deutschland). Das die Farbe, die ein Planet aus der Ferne zurück strahlt, etwas über die dortigen Lebensbedinungen aussagen kann, kann man am Beispiel der Erde oder dem Mars sehen. Während die Erde als blauer Punkt im Weltraum sichtbar ist, so ist der Mars nur als staubiger roter Planet zu beobachten. Welche Aussagen man über die Farbe entfernter Planeten bezüglich der dortigen Lebensbedigungen treffen kann, untersuchen Lisa Kaltenegger und Siddharth Hegde vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Die Wissenschaftler können so äußerst vielversprechendste Exoplaneten, welche sich in der habitablen Zone anderer Sterne befinden und der Erde sehr ähnlich sein könnten, ausmachen, klassifizieren und eingrenzen.

Neben dem typischen blau reflektiert unsere Erde noch zahlreiche andere Farben, die sich Kaltenegger und Hegde bei Ihrer Suche zu Nutze machen. So macht sich die Vegitation beispielsweise als Red Edge im Reflektionsspektrum bemerkbar. Dabei wird das Chlorophyll in Pflanzen stark im roten Spektralbereich sichtbar, während die Zellstrukturen das Licht im nahen Infrarotbereich verstärkt reflektieren. Bei der Analyse achten die beiden Wissenschaftler zudem auf andere Oberfächenmerkmale, wie zum Beispiel große Schnee- und Eisflächen, Salzseen oder Wüsten. Auch diese Regionen eines Planeten würden charakteristische Merkmale in einer Spektralanalyse aufweisen, so Kaltenegger. Problematisch könnten bei der Fernanalyse allerdings zu dichte und große Wolkenschichten sein, welche einen Großeteil der Planetenoberfläche verdecken. Kleine Wolken lassen sich, sofern die restlichen Daten aussagekräftig sind, herausrechnen.

Bedingung für eine Spektralanalyse von Exoplaneten ist, dass die untersuchten Planeten Gesteinsplaneten sind und eine erdähnliche Atmosphäre besitzen. Nur so lassen sich die Referenzwerte der Erde auf andere Planeten übertragen.

Um die Analyse so genau wie möglich zu gestalten, ermittelten die Wissenschaftler unterschiedliche Klassen von Extremophilen (Organismen, die sich auf der Erde an unwirkliche physikalische oder geochemische Extreme angepasst haben), wie sie bei Flechten oder Bakterienmatten vorkommen. Auf Basis aller Daten schätzten die Forscher die Farbe, die ein erdähnlicher Exoplanet aufgrund von gewissen Anteilen an Wasser, Vegetation und Wüsten haben muss.

Mit Hilfe der Spektralanalyse ist es möglich, verschiedene Oberflächentypen anhand ihrer Wellenlänge und der reflektierten Lichtmenge zu bestimmen. Jedoch schreiben Kaltenegger und Hegde in der Fachzeitschrift Astrobiology, dass das Auffinden eines Exoplaneten, der anhand seines Reflextionsspektrums der Erde sehr ähnlich sein muss, noch kein Hinweis auf Leben ist. Erst ein Nachweis von biologischen Signaturen in der Atmosphäre oder der Nachweis einer Ozonschicht kann die Annahmen bestätigen. Dennoch lassen sich mit Hilfe der Spektralanalyse von Exoplaneten potenzielle Zwillinge der Erde relativ schnell ausfindig machen und aus der großen Anzahl extrasolarer Planeten heraus filtern.

Bislang haben Astronomen erst sehr wenige erdähnliche Planeten in der bewohnbaren Zone aufgespürt. Doch immer leistungsstärkere Teleskope und genauere Messtechniken dürften die Anzahl von erdähnlichen Planeten in den kommenden Monaten und Jahren deutlich erhöhen.

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