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  • 15.03.2017
  • von Rainer Kayser

Trappist-1: Wie riesige Teleskope außerirdisches Leben suchen

von Rainer Kayser

Nächstes Jahr soll das „James Webb Space Telescope“ an Bord einer Ariane-5-Rakete starten. Erst im All entfaltet sich das Infrarot-Teleskop mit seinem 6,5 Meter großen Hauptspiegel zu seiner vollen Größe. Illustration: Northrop Grumman

Das „James-Webb-Teleskop“ soll 2018 starten und die neu entdeckte Planeten um den Stern Trappist auf Spuren von Leben untersuchen. Ein entscheidendes Indiz wäre Sauerstoff.

Die idealen Ziele für das JamesWebb-Weltraumteleskop sind 39 Lichtjahre von der Erde entfernt, astronomisch gesehen ein Katzensprung. „Mitte Februar hätte ich noch gesagt, mit dem neuen ,James Webb Space Telescope’ können wir zwar theoretisch Leben auf Planeten bei anderen Sternen nachweisen“, sagt der Astrobiologe Shawn Domagal-Goldman von der US-Raumfahrtorganisation Nasa. „Aber in der Praxis würde das ein ideales Ziel für unsere Beobachtungen erfordern.“ Nun gibt es gleich sieben. Die Planeten, alle etwa so groß wie die Erde, umkreisen dort den unscheinbaren Zwergstern Trappist-1. Mindestens drei davon ziehen ihre Bahn in der Region, die von den Astrobiologen als lebensfreundlich angesehen wird. Dort ist flüssiges Wasser auf der Oberfläche möglich, und Wasser gilt als Voraussetzung für Leben. Jedenfalls für Leben, das dem auf der Erde ähnelt.

Es könne doch auch Lebensformen geben, die unter ganz anderen Bedingungen florieren, argumentieren manche Astrobiologen. In unserem Sonnensystem liegen zwar auch Mars und Venus im günstigen Bereich, sind aber doch recht lebensfeindlich. Weitab der klassischen lebensfreundlichen Zone könnte es auf den Monden der Planeten Jupiter und Saturn verborgene Ozeane geben, in denen Leben gedeiht. Derzeit kennen wir nur ein Beispiel für Leben im Kosmos, unseren eigenen Planeten. Deshalb dient er den Forschern als Orientierungsrahmen.

1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt

Leben, auch wenn es nur primitives, einzelliges Leben ist, verändert seine Umwelt. So waren es Cyanobakterien und Algen, die für die Entstehung des hohen Sauerstoff-Anteils in der irdischen Atmosphäre sorgten. Sauerstoff ist ein aggressives Element. Ohne ständige Nachlieferung würde er über chemische Reaktionen schnell wieder aus der Atmosphäre verschwinden. Sobald Astronomen also in der Atmosphäre eines Planeten einen hohen Sauerstoff-Anteil nachweisen, wäre das ein starker Hinweis auf Leben.

Genau das könnte das „James Webb Space Telescope“, kurz JWST, leisten. Im Oktober 2018 soll das neue Infrarot-Teleskop mit seinem 6,5 Meter großen Hauptspiegel an Bord einer Ariane-5-Rakete ins All starten. Innerhalb von zwei Wochen erreicht das Großteleskop seinen Zielort: 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt auf der sonnenabgewandten Seite. Dort lässt sich das Teleskop optimal vor der störenden Strahlung von Sonne und Erde schützen.

Die Planeten lassen sich nur schwer beobachten

Das neun Milliarden US-Dollar teure Gemeinschaftsprojekt der amerikanischen, kanadischen und europäischen Raumfahrtbehörden gilt als Nachfolger des Weltraumteleskops „Hubble“ und soll dessen Leistung um ein Vielfaches übersteigen. Allein seine Spiegelfläche übertrifft jene von Hubble um das 5,5-fache. Da es im Infrarot-Bereich beobachtet, eignet es sich besonders zur Untersuchung kühler Objekte, wie etwa Planeten bei anderen Sternen.

Allerdings lassen sich gerade erdähnliche Planeten in der lebensfreundlichen Zone eines Sterns nur schwer beobachten. Von der Erde aus gesehen stehen sie so nahe an ihrem Stern, dass dessen Licht sie überstrahlt. Doch die Astronomen haben Glück. So liegen die Umlaufbahnen mancher Planeten gerade so, dass sie von der Erde aus gesehen einmal pro Umlauf vor ihrem Stern vorüberziehen. Dabei schwächen sie das Licht ihres Sterns geringfügig ab. Etwa drei Viertel der inzwischen 3 600 bekannten Planeten bei anderen Sternen haben Forscher über solche „Transits“ aufgespürt, auch die sieben Begleiter von Trappist-1.

Wasserdampf konnten die Forscher bereits nachweisen

Bei einem Transit geht ein Teil des Sternenlichts durch die Atmosphäre des Planeten hindurch. Diese Passage hinterlässt Spuren im Sternenlicht, charakteristische Absorptionslinien im Spektrum, aus denen die Forscher die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmen. So konnten die Astronomen bereits bei vielen Exoplaneten Wasserdampf in der Atmosphäre nachweisen, bislang nur bei Riesenplaneten auf engen Umlaufbahnen.

Das kann sich ändern. Denn etwa drei Viertel aller Sterne sind viel kleiner als unsere Sonne. Solche Roten Zwerge sind erheblich leuchtschwächer. Planeten lassen sich leichter aufspüren. Die Beobachtungen des auf die Planetenjagd spezialisierten Weltraumteleskops „Kepler“ zeigen, dass viele dieser Zwergsterne von Gesteinsplaneten, ähnlich der Erde, umkreist werden. Zudem liegt die lebensfreundliche Zone aufgrund der geringeren Strahlung näher am Stern.

Trappist-1 ist Ziel Nummer eins

Trotzdem bleibt der Nachweis biologischer Aktivität über eine Entfernung von mehreren 100 oder gar 1000 Lichtjahren schwierig. Erst mit der nächsten Generation von Großteleskopen, etwa dem European Extremely Large Telescope der Europäischen Südsternwarte, das 2024 in Betrieb gehen soll, hoffen die Astrobiologen diese Aufgabe in Angriff nehmen zu können.

Mit Trappist-1 liegt nun ein solches System direkt vor unserer kosmischen Haustür. Die Planeten dieses Zwergsterns dürften zu den allerersten Himmelsobjekten zählen, die vom JWST ins Visier genommen werden. „Mit den empfindlichen Instrumenten des JWST können wir feststellen, ob ihre Atmosphären Wasser, Methan, Kohlendioxid und Sauerstoff enthalten“, sagt die Planetenforscherin Hannah Wakeford von der Nasa. Damit könnte schon vor Ende des Jahrzehnts eine Antwort auf die Frage vorliegen, ob wir allein im All sind.

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