Eines der erklärten Ziele des James-Webb-Weltraumteleskops, das vergangenes Jahr ins All aufbrach und uns seither mit spektakulären Bildern ferner Welten versorgt, ist die Suche nach Spuren von Leben auf Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Schon unter den ersten veröffentlichten Bildern des Teleskops fand sich eine unscheinbare Kurve, die eine Analyse der Atmosphäre eines Exoplaneten darstellte und Wasser auf Wasp-96b nachwies.

Seither nahm Webb eine Reihe weiterer Planeten unter die Lupe und konnte etwa Kohlendioxid oder Schwefeldioxid nachweisen. Damit das möglich ist, muss ein Planet zufällig vor seinem Heimatstern vorbeiziehen, sodass das Sternenlicht seine Atmosphäre durchdringt und Informationen darüber zu Webb tragen kann.

Allein der Nachweis von chemischen Verbindungen auf fremden Planeten in außergewöhnlich. Doch die besondere Neugier der Forschenden gilt Substanzen, die nicht durch geologische Prozesse entstehen, sondern anderen Ursprung haben. Auf der Erde ist molekularer Sauerstoff eine solche Substanz. Er wird von Pflanzen in großen Mengen produziert und wäre sonst kaum vorhanden.

Nun berichtet eine neue Studie, die im Fachjournal "The Astrophysical Journal Letters" erscheinen wird, von Hinweisen auf eine chemische Verbindung, die auf der Erde von Lebewesen gebildet wird, in der Atmosphäre eines Exoplaneten.

Methan und CO2

Mithilfe des Webb-Teleskops konnten im Zuge der Untersuchung auf K2-18b Methan und Kohlendioxid nachgewiesen werden. Ammoniak jedoch fehlte, was laut dem Forschungsteam nahelegt, dass es sich um einen Planeten mit einer wasserstoffreichen Atmosphäre und einem riesigen Ozean handeln könnte, einen sogenannten Hycean-Planeten.

Doch in den Daten fand sich auch eine schwächere Signatur, die der Verbindung Dimethylsulfid zugeordnet werden kann. Dieses auf der Erde häufige Molekül wird hierzulande allerdings von Lebewesen erzeugt. Es stammt von Plankton im Meer, gelangt jährlich im Ausmaß von vielen Millionen Tonnen in die Atmosphäre und gibt etwa dem irdischen Ozean seinen typischen Geruch. Als Nachweis gilt die im Licht von K2-18b beobachtete Signatur allerdings noch nicht. Dazu sind weitere Untersuchungen nötig, die nun mit dem MIRI-Instrument des Webb-Teleskops durchgeführt werden sollen.

K2-18b ist etwa 120 Lichtjahre von der Erde entfernt, hat die 8,6-fache Masse der Erde und umkreist seinen Mutterstern, einen kühlen Zwergstern, in der sogenannten habitablen Zone, die das Vorhandensein von flüssigem Wasser erlaubt, einer der Voraussetzungen für Leben, wie wir es kennen. Er ist kleiner als Neptun, aber größer als Erde und Venus und gehört damit zu einem Planetentyp, der in unserem eigenen Sonnensystem nicht vorkommt, aber im Universum sehr häufig ist.

Dieser Typ wird aufgrund extremer Bedingungen nicht als besonders aussichtsreich für die Suche nach Leben in anderen Sonnensystemen betrachtet. Die große Masse sorgt dafür, dass der Ozean vermutlich keinen felsigen Grund hat, sondern dass es dort durch Druck erzeugtes Eis gibt. Doch es sei ein Fehler, ihn deshalb bei Forschungen zu vernachlässigen, sagt das Forschungsteam.

"Unsere Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten verschiedene möglicherweise lebensfreundliche Umgebungen in Betracht zu ziehen", erklärt Studienautor Nikku Madhusudhan von der Universität Cambridge. "Traditionell hat sich die Suche nach Leben auf Exoplaneten vor allem auf kleinere Gesteinsplaneten konzentriert, aber die größeren Hycean-Welten sind für die Beobachtung von Atmosphären wesentlich besser geeignet."

Hubble lieferte Vorarbeit

Das Wissen über die Existenz von Wasser auf K2-18b stammt übrigens nicht von Webb, sondern von dessen Vorgänger, dem Hubble-Teleskop. 2019 war der Nachweis von Wasserdampf in der Atmosphäre eines Exoplaneten in der habitablen Zone eine Sensation und wurde als Auftrag für das damals noch in Entwicklung befindliche Webb-Teleskop verstanden, sich den Planeten genauer anzusehen.

"Dieses Ergebnis war nur aufgrund des erweiterten Wellenlängenbereichs und der beispiellosen Empfindlichkeit von Webb möglich, die eine robuste Entdeckung von Spektralmerkmalen mit nur zwei Transits ermöglichte", betont Madhusudhan. "Zum Vergleich: Eine Transitbeobachtung mit Webb lieferte eine vergleichbare Präzision wie acht Beobachtungen mit Hubble, die über einige Jahre hinweg und in einem relativ engen Wellenlängenbereich durchgeführt wurden."

Das ultimative Ziel sei natürlich der Nachweis von Leben, sagt Madhusudhan. "Unsere Ergebnisse sind ein vielversprechender Schritt in Richtung eines tieferen Verständnisses von Hycean-Planeten auf dieser Suche." (Reinhard Kleindl, 14.9.2023)