Ferne Planeten

Mit immer besseren Teleskopen entdecken Astronomen immer neue Planeten im all. Sogar Zwillinge der Erde geraten ins Blickfeld der hochempfindlichen Apparaturen. Müssen wir bald unsere Vorstellung vom Ursprung des Lebens revidieren?

Starr steht eine rötliche Sonne am Himmel des fernen Planeten und strahlt mit unerbittlicher Härte. Es ist heiß, weit über hundert Grad Celsius. Stürme toben mit solcher Gewalt durch die dichte Atmosphäre, dass dagegen ein irdischer Orkan wie eine milde Brise erscheint. Mit brachialer Gewalt zieht uns die Schwerkraft zu Boden, ein Mehrfaches des normalen Atmosphärendrucks lastet auf uns. Könnten wir uns auf die andere Seite des Himmelskörpers durchkämpfen, wo niemals eine Sonne scheint, so träten wir in ein Schattenreich ein: in Kälte und endlose Dunkelheit. Hier wäre der Tod gewiss.

So oder ähnlich könnte sich ein Aufenthalt auf »Gliese 581 c« darstellen, dem kleinsten und leichtesten Planeten, den die Forscher bislang in den Weiten des Weltalls aufgespürt haben. Nur 20 Lichtjahre von uns entfernt kreist er im Sternbild Waage um seinen Heimatstern, und sollte es je einen Astronauten dorthin verschlagen, so kann er sich glücklich preisen, dass er nicht auf einen der etwa 250 anderen Planeten entsandt wurde, die die Forscher bislang im All ausgemacht haben.

Es sind bizarre Welten, die sie da entdeckt haben. Wenig haben sie zu tun mit dem kuscheligen Erdendasein, das wir kennen. Die meisten fernen Trabanten würden den reisenden Erdling sang- und klanglos verschlucken und in ihren Eingeweiden aufschmelzen – denn es sind Gasplaneten ohne feste Oberfläche. Manche sind so heiß, dass dort sogar Titan flüssig würde: über 2000 Grad. Zehnmal dichter als die Erde um die Sonne kreisen manche der Himmelskörper um ihr Zentralgestirn; der schnellste vollendet einen Jahreslauf sogar in weniger als zehn Stunden.

Auf manchen Planeten speien Geysire flüssiges Methan in die Atmosphäre, oder die Trabanten bestehen gar vollständig aus exotischem »Diamant-Eis« (»Eis X«): einer speziellen Form erstarrten Wassers, das in der irdischen Natur nicht vorkommt und das mehrere hundert Grad heiß werden kann. Wieder andere der fernen Welten sind kalt und unfreundlich: Ihr Zentralgestirn glimmt wie eine trübe Funzel in der Ferne. Manche haben den Kontakt zu ihrem Fixstern sogar völlig verloren und trudeln sonnenlos als »Planemos« durch das All. Ewige Nacht herrscht auf diesen Einzelgängern, und niemand lebt dort, der den immerwährenden Sternenhimmel bewundern könnte.

Dass wir von diesen fernen Welten überhaupt wissen, ist die eigentliche Sensation – noch vor wenigen Jahren hätte man das für unmöglich gehalten. Doch systematisch haben die Astronomen die Messgrenzen ihrer Instrumente immer weiter hinausgeschoben. Inzwischen ist das langsame Tröpfeln der Erkenntnisse zu einer wahren Flut geworden: Kaum eine Woche vergeht, in der nicht eine Forschergruppe die Entdeckung eines weiteren Planeten verkünden kann. Ein Wettrennen ist in Gang gekommen, bei dem es vor allem um eines geht: den erdähnlichsten extrasolaren Planeten (»Exoplaneten«) zu finden. Einen, der im richtigen Abstand um einen angenehmen Heimatstern kreist; einen, auf dem Wasser in flüssiger Form exis-tieren kann – einen, auf dem Leben möglich ist. Denn das ist das ganz große Ziel: endlich außerirdisches Leben zu finden!

Gerade unsere eigene Herkunft liegt ja noch immer im Dunkeln: Sind wir auf der Erde entstanden? Oder kommen wir aus den Weiten des Weltalls? Niemand kann sich bislang erklären, wieso alle irdischen Lebewesen ihre Erbinformationen auf dieselbe Art speichern – vom AIDS-Virus bis zum Wal, von der Hefezelle bis zum Menschen. Antworten auf diese Urfragen können wir uns erst erhoffen, wenn wir eine andere Form des Lebens im All entdeckt haben.

Die Chancen dafür stehen gut wie nie. Teleskope von unglaublicher Präzision spüren selbst in Tausenden von Lichtjahren Entfernung die charakteristischen Signaturen von Planeten auf – obwohl die Himmelskörper selbst auch in den besten Instrumenten unsichtbar bleiben.

Um würdigen zu können, was diese Entdeckungen bedeuten, muss man sich einmal die Schwierigkeiten vor Augen halten, mit denen Planetenforscher kämpfen: Exoplaneten sind weit weg, klein, dunkel – und befinden sich immer in der Nähe eines gleißenden Sterns. Er strahlt etwa 100 Millionen Mal heller als der von ihm beschienene Planet. Völlig unmöglich, unter diesen Umständen die kreisenden Fels- oder Gaskörper zu entdecken – sollte man glauben.

Dass die Wissenschaftler den Nachweis dennoch führen können, verdanken sie Hartnäckigkeit und Hightech. Mit verschiedenen Methoden gelingt es ihnen, unsichtbare Sternbegleiter aufzuspüren: So verraten sich manche Trabanten, weil sie, von der Erde aus gesehen, direkt vor ihrem Heimatstern vorbeiziehen. In regelmäßigen Abständen setzen sie die Leuchtstärke ihres Zentralgestirns um einen Bruchteil herab. Auch die Erde offenbart sich auf diese Weise: Einmal im Jahr senkt sie (für einen weit entfernten Beobachter) die Leuchtstärke der Sonne um 0,008 Prozent – 13 Stunden lang! Man ahnt, mit wie viel Präzision und Geduld Astronomen arbeiten müssen. Kein Wunder auch, dass sie bisher hauptsächlich Planeten mit kurzer Umlaufzeit gefunden haben.

Doch die meisten Planeten tun uns nicht den Gefallen, genau auf der Sichtlinie zur Erde an ihrem Heimatstern vorbeizuziehen. Für sie braucht man andere Methoden – das »Doppler-Wackeln« zum Beispiel. Ein ferner Stern, der von einem Planeten umkreist wird, wird nämlich immer ein wenig aus der Ruhelage gelenkt – ähnlich einem Hammerwerfer, der das Gewicht der Kugel durch eine Gegenbewegung kompensieren muss. In den Geräten der Astronomen schlägt sich das Torkeln des Sterns in regelmäßigem Pendeln der Spektrallinien nieder. Aus Rhythmus und Stärke der Schwankungen lassen sich Umlaufzeit, Entfernung und Masse des Planeten abschätzen.

Am trickreichsten aber ist die dritte Methode der Planetenjagd. Damit detektieren Astronomen sogar felsige Brocken, die Tausende von Lichtjahren von uns entfernt sind. Sie nutzen dabei die Tatsache, dass in den Weiten des Weltalls jede Masseansammlung wie eine Linse wirkt, die das von hinten kommende Licht bündelt. Ein einzelner Stern, der an der richtigen Stelle steht, verstärkt deshalb das Licht eines Hintergrundsterns. Kreist zusätzlich ein Planet um den »Linsenstern«, ruft er durch seine eigene Linsenwirkung eine weitere, kurzzeitige Lichtverstärkung hervor, aus der man nicht nur die Existenz des Planeten, sondern sogar seine grundlegenden Daten abschätzen kann.

All diese Methoden zusammen haben bislang zur Entdeckung einer stattlichen Liste von Planeten geführt – und dazu, dass die Astronomen Teile ihres Wissens über Planeten revidieren mussten. Wichtigste Erkenntnis: Es gibt viel mehr von ihnen, als man bisher vermutet hat – womöglich sind sie sogar ganz alltäglich. So durchmusterte das Weltraumteleskop Hubble 180000 Sterne im Zentrum unserer Milchstraße, 26000 Lichtjahre entfernt, und fand auf Anhieb 16 neue Exoplaneten. Hochgerechnet bedeutet das, dass allein in unserer eigenen Galaxie etwa sechs Milliarden Gasriesen vom Format eines Jupiter zu finden sein dürften. Ob entsprechend viele erdähnliche Trabanten existieren, wissen wir nicht. Aber warum sollte es nicht so sein?

Nächste wichtige Erkenntnis: Planeten sind viel älter, als man bisher dachte. Ebenfalls das Hubble-Teleskop spürte 5600 Lichtjahre entfernt im Kugelsternhaufen M4 (Sternbild Skorpion) einen Sternbegleiter auf, der fast 13 Milliarden Jahre auf dem Buckel hat – also acht Milliarden Jahre älter ist als die Erde und nur eine Milliarde Jahre jünger als das Weltall. »Offenbar waren die Voraussetzungen für die Bildung eines Planetensystems schon sehr früh in der Geschichte des Kosmos gegeben«, meint Jakob Staude vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Doch wenn Planeten schon acht Milliarden Jahre lang existierten, als die Erde gerade erst geboren wurde, ist dann auch das Leben selbst älter als die Erde? Ähneln sich die Baupläne aller irdischen Lebewesen vielleicht deshalb, weil alle von einem gemeinsamen Vorfahren aus dem Kosmos abstammen? Noch können wir diese Frage nicht beantworten, aber erstmals ist absehbar, wie wir in die Lage dazu kommen könnten.

Die Möglichkeiten, außerirdisches Leben zu finden, steigen immer weiter – auch weil durch die aktuellen Forschungen die Liste jener Sterne immer länger wird, um die herum man Leben prinzipiell für möglich hält. So ging man früher davon aus, dass Doppelsternsysteme grundsätzlich ungeeignet sind, bewohnbare Planeten zu beherbergen, weil die Trabanten von den wirbelnden Sternen aus ihrer Bahn geschleudert würden. Neuere Modellrechnungen zeigen jedoch: Es geht – vorausgesetzt, die Sterne sind weit genug voneinander entfernt.

Bewohnbare Welten um Doppelsterne herum wären für uns Menschen allerdings recht gewöhnungsbedürftig: Meist sind dort zwei Sonnen am Himmel zu sehen, und während die eine hinter dem Horizont versinkt, leuchtet die andere weiter. Wirklich dunkel wird es nur für kurze Zeit.

Auch ein anderer, sehr häufiger Sternentyp ist erst kürzlich in den Fokus der Planetensucher geraten: die Roten Zwerge. Sie sind leichter und leuchtschwächer als die Sonne – und extrem häufig. Etwa 80 Prozent der Sterne in unserer Umgebung fallen in diese Kategorie. Als Heimatstern für Lebewesen haben sie allerdings ein prinzipielles Manko: Die geeigneten Temperaturen finden sich nur in einer schmalen Zone dicht um den Stern herum. In dieser Zone aber müssen die Planeten in so genannter »gebundener Rotation« kreisen: Sie wenden ihrem Heimatstern immer dieselbe Seite zu – wie der Mond der Erde. Dennoch könnte auch auf solchen Himmelskörpern Leben möglich sein: Sofern eine Atmosphäre vorhanden ist, sollten kräftige Winde die Wärme von der Sonnenseite über die Nachtseite verteilen; einfache Lebensformen könnten damit gut klarkommen.

Interessanterweise trägt auch Forschung auf der Erde dazu bei, die infrage kommenden Habitate für außerirdisches Leben auszuweiten. Gerade in den letzten Jahren haben Biologen entdeckt, dass das Leben viel anpassungsfähiger ist, als man bislang glaubte: Sogar im Inneren von Atomreaktoren, in Säure, auf Seife oder im kochenden Wasser fand sich bakterielles Leben. Rund um Schwarze Raucher – Schwefel spuckende Tiefseevulkane – gibt es ganze Ökosysteme: unter hohem Druck, abgeschnitten von Sauerstoff und Sonnenlicht, bei Temperaturen, die Blei schmelzen könnten. Leben, so scheint es, hat in der kleinsten Nische Platz.

Selbst in unserem Sonnensystem ist noch Raum für Überraschungen: Sowohl der Mars als auch der Saturnmond Titan weisen eine eigenartig hohe Konzentration an Methan auf. Mögliche Erklärung: die Tätigkeit von Mikroorganismen. Manche Forscher vermuten, dass sogar auf der heißen und wolkenverhangenen Venus Schwefel abbauende Bakterien leben – hoch in den Wolken, in dauerndem Flug. Exotisch? Keineswegs: Auch auf der Erde leben fliegende Bakterien.

Doch wie wollen Exobiologen unter diesen Bedingungen beurteilen, ob ein ferner Planet für Leben tauglich ist? Was die Astronomen bisher liefern können, sind nur die groben Daten der Planeten: Umlaufzeit, Masse, Abstand zum Stern. Nur in seltenen Fällen besitzen die Forscher zusätzlich Informationen über den Durchmesser des Planeten, woraus sie abschätzen können, ob es sich um einen Fels- oder Gasplaneten handelt. Auch entdecken heutige Messverfahren bevorzugt schwere Planeten, die dicht um ihren Heimatstern kreisen. Die viel interessanteren, leichteren äußeren Planeten schlüpfen noch immer durchs Messnetz.

Auf wie unsicherem Grund zurzeit jede Aussage über die Bewohnbarkeit ferner Planeten steht, zeigt eine Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung. Die Wissenschaftler berechneten Klimamodelle für den kleinsten und vielversprechendsten der bisher entdeckten Planeten, Gliese 581 c – unter der Annahme, dass er ähnlich aufgebaut ist wie die Erde. Sie fanden, dass der Himmelskörper durch einen starken Treibhauseffekt unbewohnbar sein dürfte, zumindest für irdisches Leben. Zum Ausgleich, so ihre Berechnung, müsste der weiter entfernte Nachbarplanet Gliese 581 d wohl ein einigermaßen angenehmes Klima aufweisen.

Auf welchem der beiden Planeten – wenn überhaupt – Leben zu finden ist, werden die Forscher wohl erst entscheiden können, wenn es gelingt, das Licht der Planeten direkt aufzufangen. Anhand der Lichtspektren können die Wissenschaftler erkennen, ob ein Planet eine Atmosphäre hat und aus welchen Stoffen sie besteht. Enthält sie 20 Prozent Sauerstoff wie bei der Erde, so ist der ferne Trabant mit Sicherheit belebt. Sauerstoff ist schließlich so reaktiv, dass er kontinuierlich nachproduziert werden muss.

Kommende Satellitengenerationen sollen für diese Suche gerüstet sein – mit Teleskopen von nochmals abenteuerlich gesteigerter Leistung. Die Europäische Weltraumagentur ESA plant zum Beispiel, das Satellitensystem »Darwin« tief im Weltall zu stationieren, noch jenseits der Mondbahn. Eine Flotte von vier Satelliten soll dabei das Licht entfernter Sterne so präzise bündeln, dass sich das Gleißen des zentralen Sternes durch Interferenz auslöscht – während das Licht des dicht benachbarten Planeten verstärkt wird. Bis das gelingt, müssen die Forscher allerdings noch einige anspruchsvolle Hürden nehmen. Eine davon: Die Satelliten sollen sich in 40 bis 250 Meter Abstand voneinander befinden, müssen aber ihre Abstände auf Bruchteile einer Lichtwellenlänge (wenige Nanometer) genau einhalten! So genau ist noch nie jemand geflogen.

Doch lohnt sich der ganze Aufwand? Nur damit wir irgendwann einmal Lichtspektren von fernen Planeten in den Händen halten? Natürlich – denn es gibt keine Alternative. Alle infrage kommenden Orte sind entmutigend weit entfernt: In 16 Lichtjahren Umkreis um die Sonne finden sich gerade mal 66 Sterne. Sollten diese zufälligerweise unbewohnt sein, so wissen wir schon jetzt, dass jede Kontaktaufnahme mit Außerirdischen mindestens 32 Jahre dauert – den absurd optimistischen Fall vorausgesetzt, dass wir einfach eine Frage hinfunken, und die Fremden antworten unverzüglich. Hinfliegen dauert noch viel länger: mit heutiger Technologie mindestens 1000 Jahre. Bis dahin werden die Astronomen mit nochmals verbesserten Teleskopen längst in Bereiche vorgedrungen sein, von denen wir uns heute noch keine Vorstellung machen.