James Webb schließt die Möglichkeit von Leben auf dem Planeten TRAPPIST-1 b aus

Vom Moment der Bekanntgabe seiner Entdeckung am 22. Februar 2017 an wurde das TRAPPIST-1-System zu einer der größten Hoffnungen der Astrobiologen. Und das aus gutem Grund: Sieben Gesteinswelten , sieben davon etwa so groß wie die Erde, „nur“ etwa 40 Lichtjahre entfernt, umkreisen alle einen winzigen, kühlen roten Zwergstern. Diese spektakuläre Entdeckung, die dem inzwischen außer Betrieb genommenen Spitzer-Weltraumteleskop der NASA zu verdanken war, stellte für die Wissenschaftler eine wahre Fundgrube an Informationen dar. Und sie gab ihnen das Gefühl, dass der große Moment, Leben außerhalb unserer Welt zu finden, nahe war. Plötzlich hatten wir tatsächlich nicht nur eine, sondern sieben Kandidatenwelten , die unserer eigenen ähnlich waren und die wir analysieren konnten.

Der Planet, auf den sich die Forscher nun konzentriert haben, ist TRAPPIST-1 d, der dritte in der Familie. Er liegt direkt am Rand der sogenannten „habitablen Zone“ , dem schmalen Band um die Umlaufbahn eines Sterns, in dem die Temperaturen für die Existenz von flüssigem Wasser geeignet sind.

Hier im Sonnensystem wird diese Zone von der Erde eingenommen, während der Mars, der sich außerhalb dieser Zone und weiter von der Sonne entfernt befindet, ein Eisplanet ist, und die Venus, die sich ebenfalls außerhalb, aber am inneren Rand, näher an unserem Stern befindet, eine Hölle mit Durchschnittstemperaturen von 400 Grad ist. Natürlich ist die bewohnbare Zone nicht immer gleich weit entfernt, sondern variiert von Stern zu Stern, abhängig von der Temperatur. Und auch, wie wir gleich sehen werden, von ihrem „Charakter“.

Im Fall von TRAPPIST-1 d, einem Stern, der viel kleiner und kühler ist als unser eigener, ist die bewohnbare Zone außerordentlich nahe: nur zwei Prozent der Entfernung zwischen Erde und Sonne. Sein Jahr dauert tatsächlich nur vier Erdentage. Um herauszufinden, ob diese Welt überhaupt Leben beherbergen kann, mussten wir ihre Atmosphäre analysieren, was bisher nicht möglich war.

Mit dem Start des James Webb Space Telescope (JWST) verfügte die Menschheit jedoch endlich über ein Werkzeug, mit dem sie in die Atmosphären dieser hoffnungsvollen Welten blicken kann. Und die Ergebnisse ließen nicht lange auf sich warten. Eine kürzlich im Astrophysical Journal veröffentlichte Studie unter der Leitung der Astrophysikerin Caroline Piaulet-Ghorayeb von der University of Chicago kam zu einem ebenso eindeutigen wie entmutigenden Ergebnis: TRAPPIST-1 d besitzt keine Schutzatmosphäre wie die Erde. Webbs NIRSpec-Instrument, ein speziell für diesen Zweck entwickelter Infrarotspektrograph, konnte tatsächlich keine molekularen Signaturen von Gasen wie Wasserdampf, Methan oder Kohlendioxid nachweisen.

Piaulet-Ghorayebs Schlussfolgerung ist eindeutig und stellt einen Meilenstein bei der Suche nach den „Zwillingen“ unserer Welt dar: „Wir können TRAPPIST-1 d“, sagt er, „von der Liste der potenziellen Zwillinge oder ‚Cousins‘ der Erde ausschließen.“

Doch was bedeutet dieser Nichtnachweis wirklich? Wissenschaftler ziehen drei mögliche Szenarien mit jeweils eigenen Implikationen in Betracht. Erstens könnte es sein, dass TRAPPIST-1 d tatsächlich eine so dünne Gasschicht besitzt, ähnlich der Marsumwelt, dass Webb sie schlicht nicht entdecken konnte. Doch selbst wenn das der Fall wäre und obwohl der Planet technisch gesehen eine Atmosphäre hätte, wäre diese immer noch zu dünn, um flüssiges Wasser auf der Oberfläche zu halten oder Leben zu schützen.

Eine zweite, faszinierendere Möglichkeit besteht darin, dass der Planet von einer dichten Schicht hochgelegener Wolken umgeben ist, ähnlich denen, die die Oberfläche der Venus verdecken. Diese Wolken würden wie ein Schleier wirken und die Signale der darunter liegenden Gase blockieren, nach denen das Teleskop so intensiv sucht.

Das dritte und nach Ansicht der Forscher wahrscheinlichste Szenario besagt, dass TRAPPIST-1 d nichts weiter als ein karger Felsbrocken ist, eine kahle, trostlose Welt ohne jeglichen Schutz. Ein gar nicht so ungewöhnliches Schicksal für einen Planeten in der Nähe eines Roten Zwergs.

Diese letzte Möglichkeit führt uns zu einer der wichtigsten Lektionen, die uns das TRAPPIST-1-System erteilt. Obwohl Rote Zwerge der häufigste Sterntyp in unserer Galaxie sind (acht von zehn Sternen gehören diesem Typ an), ist ihre Natur für das Leben sowohl ein Segen als auch ein Fluch.

Einerseits handelt es sich bei ihnen um langlebige und stabile Sterne, die viele Milliarden Jahre lang brennen und ihren Planeten so viel mehr Zeit für die Entstehung von Leben geben als der Erde. Andererseits sind sie aber auch unglaublich unbeständige Sterne.

TRAPPIST-1 neigt, wie viele seiner Schwesterplaneten, tatsächlich dazu, hochenergetische Flares freizusetzen, gewaltige Sonneneruptionen, die die Planeten mit enormen Strahlungswellen bombardieren. Stellen Sie sich vor, unsere Sonne würde ohne Vorwarnung einen Ausbruch von Röntgenstrahlen und Partikeln mit der Kraft von Hunderten von Atombomben auf die Erde schleudern. Diese Eruptionen sind, wie frühere Studien gezeigt haben, wahre „Schläge“, die selbst den robustesten Planeten ihre Atmosphären entreißen können.

Das Fehlen einer Atmosphäre auf TRAPPIST-1 d könnte daher ein Hinweis darauf sein, dass die „schlechte Laune“ seines Muttersterns zu viel für ihn war. Es ist ein Beweis dafür, dass die Bewohnbarkeit einer Welt nicht nur von ihrer Entfernung zum Stern abhängt, sondern auch von ihrer Beschaffenheit.

Trotz des Ergebnisses ist die Suche nach Leben im TRAPPIST-1-System noch lange nicht beendet. Wissenschaftler richten die James-Webb-Sonde bereits auf die äußeren Planeten des Systems: TRAPPIST-1 e, f, g und h. Da diese Welten weiter vom Stern entfernt sind, ist es wahrscheinlicher, dass sie ihre Atmosphären weit entfernt vom brutalen Ansturm der Flares bewahrt haben. Daher besteht weiterhin die Hoffnung, auf diesen Planeten Wasser und andere atmosphärische Bestandteile zu finden, auch wenn ihre größere Entfernung ihre Beobachtung erschwert.

Die Entdeckung ist daher kein Misserfolg, sondern ein wichtiger Schritt zum Verständnis dessen, was unseren Planeten so besonders macht. Ryan MacDonald, Co-Autor der Studie, erklärt: „Dank Webb wissen wir nun, dass TRAPPIST-1 d alles andere als ein bewohnbarer Planet ist. Wir lernen, dass die Erde noch besonderer ist, als wir dachten.“

Während Wissenschaftler jedes noch so kleine Detail aus TRAPPIST-1 herausholen, geht die Suche nach anderen bewohnbaren Welten unvermindert weiter. James Webb hat uns bereits Hinweise auf andere faszinierende Exoplaneten gegeben. So gewährte er uns 2023 einen Blick auf K2-18 b, einen als „Hicean“ klassifizierten Planeten – eine Wasserwelt mit wasserstoffreicher Atmosphäre, die Wasserdampf und Methan aufwies. Und obwohl es sich nicht um einen Gesteinsplaneten wie die Erde handelt, öffnet er die Tür zur Existenz einer völlig anderen Art bewohnbarer Welt.

Ein weiterer aktueller Fall ist LHS 475 b, ein erdgroßer Exoplanet, der den noch kühleren Roten Zwerg TRAPPIST-1 umkreist, dessen Atmosphäre noch erforscht wird. Keiner dieser Planeten hat sich als Zwilling der Erde erwiesen, doch zweifellos sind sie alle „natürliche Laboratorien“, die uns immer wieder neue Erkenntnisse über die Voraussetzungen und Bedingungen für die Entstehung von Leben vermitteln. Die Suche geht also weiter. Und die James Webb-Welt mit ihrem Infrarotauge ist nach wie vor unser bestes Vergrößerungsglas für diese faszinierende Detektivarbeit.