Die NASA finanziert zwei neue Forschungsinstitute, die der Menschheit helfen, den Weltraum zu erforschen

Sternstürme oder Materialausbrüche, die regelmäßig von Sternen in den Weltraum gespült werden, könnten Wissenschaftlern helfen, nach einer neuen Studie nach potenziell bewohnbaren Umgebungen auf fremden Planeten zu suchen.

Die meisten Sterne, einschließlich der Sonne, erzeugen auf ihren Oberflächen Explosionen, die mächtige Teilchen in den Weltraum speien. Diese Ausweisungen können auf nahegelegene Planeten regnen, und die neue Studie zeigt, dass diese Interaktionen chemische "Leuchtfeuer" in den planetaren Atmosphären erzeugen könnten, die die Anwesenheit potentiell lebensfreundlicher Umgebungen offenbaren.

"Wir sind auf der Suche nach Molekülen, die aus fundamentalen Voraussetzungen des Lebens gebildet werden - insbesondere molekularem Stickstoff, der 78 Prozent unserer Atmosphäre ausmacht", sagte Vladimir Airapetian, ein Sonnenwissenschaftler am NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, in einer Stellungnahme von die Agentur. Airapetian ist Hauptautor der neuen Arbeit, in der argumentiert wird, dass moderne Instrumente diese vorausgesetzten Chemikalien schneller nachweisen könnten, als sie Anzeichen existierender Lebensformen erkennen könnten. [Alien Atmospheres: Die Suche nach Lebenszeichen]

"Dies sind die grundlegenden Moleküle, die biologisch freundlich sind und eine starke Infrarot-emittierende Kraft haben, die unsere Chance erhöht, sie zu entdecken", sagte Airapetian.

"Ein guter Kandidat für das Leben"

Da die Erde bisher die einzige bekannte bewohnbare Welt ist, nutzen Wissenschaftler sie als Richtlinie dafür, was sie erwarten können, wenn sie nach Leben jenseits des Sonnensystems jagen. Wasserdampf, Stickstoff und Sauerstoff sind alles Produkte des Lebens, wie wir es kennen. Während die Sonne einen relativ leichten Strom geladener Teilchen und gelegentlich energiereiche Explosionen freisetzt, können andere Sterne weit größere, energiereichere und häufigere Dosen abgeben, die ihre nahen Planeten baden.

Wenn die geladenen Teilchen mit der Atmosphäre eines Planeten interagieren, der diese Produkte des Lebens enthält - Wasserdampf und molekularen Stickstoff und Sauerstoff - könnte die Wechselwirkung eine Kaskade von chemischen Reaktionen auslösen, die das bilden, was Airapetian und seine Kollegen "atmosphärische Leuchtfeuer" nennen - molekularen Sauerstoff, Stickstoffmonoxid und Hydroxyl (je ein Atom aus Sauerstoff und Wasserstoff), laut Aussage.

Dann, wenn die Bedingungen stimmen, könnten Forscher diese Beacons erkennen. Wenn das Licht des Sterns die Atmosphäre des Planeten trifft, würde es dazu führen, dass die Baken Energie als Infrarotstrahlung in den Weltraum senden. Die Untersuchung der Strahlung aus der Atmosphäre einer solchen Welt würde das Vorhandensein dieser Leuchtfeuer aufdecken. Da für die Erzeugung der Beacons eine erhebliche Menge an molekularem Sauerstoff und Stickstoff benötigt wird, könnte ihre Detektion auf eine Atmosphäre hinweisen, die mit biologisch verträglicher Chemie gefüllt ist, was auf einen potentiell bewohnbaren Exoplaneten hinweist.

"Ausgehend von dem, was wir über die von der Erdatmosphäre emittierte Infrarotstrahlung wissen, geht es darum, Exoplaneten zu betrachten und zu sehen, welche Art von Signalen wir erkennen können", sagte Co-Autor Martin Mlynczak. "Wenn wir Exoplanet-Signale in fast dem gleichen Verhältnis wie die der Erde finden, könnten wir sagen, dass ein Planet ein guter Kandidat für das Leben ist."

Die Forscher verwendeten zuerst ein gut etabliertes Computermodell der Erdatmosphäre, um herauszufinden, wie Leuchtfeuer aus Ozon - das aus drei Sauerstoffatomen besteht und sich natürlich in der oberen Erdatmosphäre bildet - als Reaktion auf Sternstürme unserer eigenen Sonne erzeugt werden können . Durch die leichte Anpassung des Modells fanden die Forscher heraus, dass die Ozonwerte eines Planeten, der einen aktiven Stern umkreist, "auf ein Minimum fallen" würden, was zu einer hohen Bildung von atmosphärischen Beacons führen würde.

Als nächstes wollten die Forscher wissen, wie hell das Infrarotsignal von einer Welt sein würde, deren Atmosphäre Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf enthielt und die einem ständigen Ansturm von Sternstürmen ausgesetzt war. Um diese Frage zu beantworten, stützten sich Airapetian und seine Kollegen auf Daten der Erdbeobachtungsenergie-Ionosphären-Mesosphären-Energetik und Dynamik (TIMED) der NASA. Ein Instrument an Bord von TIMED nannte die Sondierung der Atmosphäre mittels Breitband-Emissionsradiometrie (SABRE) "studiert die gleiche Chemie, die die atmosphärischen Baken erzeugt, wie es in der oberen Erdatmosphäre als Reaktion auf Sonnenaktivität auftritt", heißt es in der Erklärung.

Die SABRE-Daten zeigten, dass die Häufigkeit von starken Sternstürmen direkt mit der Stärke der Infrarotsignale der atmosphärischen Beacons zusammenhängt. Wenn ein naher Stern seine Planeten mit Stürmen bombardiert, könnten genügend Baken gebildet werden, um mit einem 6- bis 10-Meter-Weltraumteleskop in nur 2 Stunden Beobachtungszeit beobachtet zu werden, so die Studie. Zukünftige Instrumente, wie das NASA-Weltraumteleskop James Webb, könnten helfen, noch detailliertere Messungen zu machen, sagten Beamte in der Erklärung.

Aber selbst wenn ein Planet diese Signale ausstrahlt, bedeutet das nicht unbedingt, dass sich das Leben auf seiner Oberfläche entwickelt hat. Shawn Domagal-Goldman, ein Astrobiologe bei NASA Goddard, der nicht mit der Studie verbunden war, sagte, dass es vielleicht noch andere Dinge geben könnte, die die Beacons produzieren könnten.

"Dies ist eine aufregende, neue vorgeschlagene Art, nach dem Leben zu suchen", sagte Goldman zu ProfoundSpace.org. "Aber wie bei allen Lebenszeichen muss die Exoplanet-Gemeinschaft über den Kontext nachdenken. Wie können nichtbiologische Prozesse diese Signatur nachahmen?"

Die neue Studie könnte Wissenschaftlern helfen, nach außerirdischem Leben in entfernten Sonnensystemen zu suchen, aber das wäre ohne eine kleine Hilfe von unserem bevorzugten bewohnbaren Planeten, der Erde, nicht möglich.