Was ist das Rezept für einen lebenden Planeten? Astronomen sind sich nicht sicher - wir haben noch keine andere als die Erde gefunden.
Aber wir haben einige fundierte Vermutungen: Das Leben braucht wahrscheinlich Wasser, Kohlenstoff und genug Licht und Wärme, um eine Welt mit Strom zu versorgen, ohne sie knusprig zu verbrennen. Die Schwerkraft sollte nicht zu hoch sein und eine Atmosphäre würde auch nicht schaden. Eine neue Studie schlägt jedoch einen weiteren wesentlichen Bestandteil vor: große Asteroiden- und Kometeneinschläge in genau den richtigen Mengen.
Wenn ein großes Objekt auf einen Planeten trifft, passieren zwei Dinge: Das Material des Objekts wird zur Masse des Planeten hinzugefügt, und ein Teil der Atmosphäre um die Aufprallzone wird in den Weltraum geschleudert, sagte Mark Wyatt, Astronom und Leiter der Universität Cambridge Autor des neuen Papiers. Bei wirklich riesigen Einschlägen, wie dem, der den Erdmond geformt hat, wird eine gewisse Atmosphäre auch von der anderen Seite des Planeten gebootet, was bedeutet, dass ein bisschen mehr verloren geht. Das heißt aber nicht, dass eine Möchtegern-Heimatwelt die Auswirkungen gänzlich überspringen sollte. Wenn ein Planet die Bedingungen entwickeln soll, die für das Leben notwendig sind, gehört es am besten zu einer mittleren Kategorie von Planeten, die viele große Einflüsse absorbieren - aber nicht so viele, dass sie ihre Atmosphäre verlieren.
Das liegt daran, dass Planeten mit ziemlicher Sicherheit "flüchtige Stoffe" in ihrer Atmosphäre benötigen, um Leben zu erwecken, sagte Wyatt gegenüber Live Science. Flüchtige Stoffe sind Chemikalien wie Wasser und Kohlendioxid, die bei niedrigen Temperaturen kochen können. Alles Leben, von dem wir wissen, ist auf Wasser und Kohlenstoff angewiesen, um sich auf einem chemischen Grundniveau zu erhalten, und Wissenschaftler glauben, dass die Eigenschaften dieser Chemikalien sie notwendig machen, damit das Leben irgendwo im Universum entstehen kann.
Aber nicht alle Planeten beginnen mit den notwendigen Konzentrationen an flüchtigen Bestandteilen. Zu Beginn des Lebens eines Sterns ist es viel heller. Und dieser zusätzliche Glanz ist heiß genug, um den gesamten losen Staub in der Region zu backen, die später zur bewohnbaren Zone des Sterns wird - dem nicht zu heißen, nicht zu kalten Bereich. Diese heißen frühen Temperaturen entfernen wahrscheinlich Wasser und andere flüchtige Stoffe aus dem Staub, der schließlich zu bewohnbaren Planeten wird. Nachdem sich Planeten gebildet haben und der Stern abgekühlt ist, müssen diese felsigen Kugeln ihre flüchtigen Bestandteile von irgendwo anders im Sonnensystem beziehen. Mit anderen Worten, sie müssen in eine Menge großer streunender Objekte einschlagen.
Die Forscher fanden heraus, dass die besten Kandidaten für die Abgabe flüchtiger Stoffe, ohne die Atmosphäre des Planeten zu entkleiden und zu sterilisieren, mittelgroße Objekte sind. Einschläge von Asteroiden und Kometen mit einer Breite von 20 Metern bis zu 1 Kilometer liefern sehr effizient flüchtige Stoffe und tragen tendenziell mehr zur Atmosphäre bei, als sie subtrahieren, so die Autoren. Größere Asteroiden mit einem Durchmesser zwischen 2 und 20 km neigen dazu, mehr Atmosphäre zu verlieren, als sie hinzufügen.
Riesige Einschläge wie der, der den Mond der Erde geformt hat, spielen nach Ansicht der Autoren nicht so viel mit dieser Geschichte, wie Sie vielleicht erwarten. Solche Ereignisse sind ziemlich selten, und obwohl sie die Zusammensetzung einer Atmosphäre verändern können, werden sie sie nicht vollständig entfernen.
Eine der wichtigsten Lehren aus diesem Artikel ist, dass kleine Sterne der "M-Klasse" - die häufigste Kategorie von Sternen, die zu dunkel sind, um mit bloßem Auge gesehen zu werden, viele davon rote Zwerge - wahrscheinlich schlechte Kandidaten für das Leben sind, schrieben die Autoren. Das ist bedeutsam, weil sehr viele potenziell bewohnbare Exoplaneten um diese Art von Sternen aufgetaucht sind.
"Für M-Sterne bedeutet ihre geringe Leuchtkraft, dass die bewohnbare Zone viel näher am Stern liegt als für einen Stern wie die Sonne", sagte Wyatt.
Um genug Licht zu bekommen, muss ein erdähnlicher Planet, der einen Stern der M-Klasse umkreist, möglicherweise so nah an diesem Stern sein wie Merkur an unserer Sonne.
Und es wird schlimmer. Direkt neben einem kleinen Stern mit geringer Masse fliegen Asteroiden und Kometen mit viel höheren Geschwindigkeiten herum und stoßen dramatischer auf Planeten.
"Stöße mit höherer Geschwindigkeit sind viel effizienter beim Abziehen einer Atmosphäre", sagte Wyatt.
Das sind schlechte Nachrichten für das Leben auf M Welten. Und es ist nicht der einzige Faktor, der das Leben in der M-Welt unwahrscheinlich macht.
"Es gibt eine Reihe von Gründen, warum bewohnbare Planeten, die M-Zwerge umkreisen, möglicherweise keine Atmosphäre haben, einschließlich des Abstreifens von Sternwinden und der Nähe der Planeten zu ihrem Wirtsstern", sagte Sarah Rugheimer, Expertin für Exoplanetenatmosphären an der Universität von Oxford, der nicht an dieser Forschung beteiligt war.
Gibt es also Hoffnung auf Leben auf M Welten?
"Ich denke, letztendlich werden wir diese Frage kurz nach dem Start beobachtend beantworten: Haben bewohnbare Planeten, die M-Zwerge umkreisen, Atmosphären?" Sagte Rugheimer. "Wir wissen, dass etwas heißere und größere Planeten, die M-Zwerge umkreisen, dicke Atmosphären haben. Aber diese Frage bleibt für bewohnbare Planeten weiterhin offen: Können sie eine ausreichend dünne Atmosphäre beibehalten, so etwas wie Erde statt Venus?"
Die Autoren betonten in dem Papier, dass viele ihrer Schlussfolgerungen auf Unsicherheiten beruhen: Wo entsteht das Leben? Wie sehr ähneln andere Sternensysteme unserem Sonnensystem?
Edwin Bergin, ein Experte für Planetenbildung und Wasser an der Universität von Michigan, der nicht an dieser Forschung beteiligt war, stimmte den Autoren zu, dass die Berechnungen hinter diesem Artikel "signifikante Komplikationen" enthalten.
"Aber die allgemeinen Trends, die sie präsentieren, sind sehr interessant und könnten wichtig sein", sagte er.
Er wies auf seine eigene Arbeit hin, die darauf hindeutet, dass die Erde mit einer dickeren, stickstoffreichen Atmosphäre begann, aber viel davon durch Stöße verlor. Die Autoren dieses neuen Papiers schlugen in ihrem Modell vor, dass Einflüsse von Kometen und Asteroiden die Atmosphäre von Erde, Mars und Venus geprägt haben könnten.
Später, so die Forscher, gibt es mehr zu lernen, wie diese Arbeit unser eigenes Sonnensystem erklären kann, insbesondere die Rolle der Rieseneinschläge hier. Dieses Dokument wurde noch nicht in einem von Experten begutachteten Journal veröffentlicht und ist auf dem Preprint-Server arXiv verfügbar.
