Zu große Supererden sind lebensfeindlich

Leben ist auf erdähnlichen Planeten und auf so genannten Supererden nur möglich, wenn sie nicht zu groß sind. Das zeigt die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem Durchmesser und den Umweltbedingungen auf felsigen Planeten, die ihre Bahn in der lebensfreundlichen Zone eines Sterns ziehen, durch einen Astronomen aus der Schweiz. Die Grenze liege – abhängig von der genauen chemischen Zusammensetzung des Himmelskörpers – zwischen dem 1,7- und 2,2-fachen des Erddurchmessers, schreibt der Wissenschaftler im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics“.

Als lebensfreundlich bezeichnen die Himmelsforscher die Region um einen Stern, in der die Temperatur die Existenz von flüssigem Wasser auf der Oberfläche erlaubt. Doch nicht auf jedem Planeten, der seine Bahn in dieser Zone zieht, ist tatsächlich Leben möglich. „Die Bedingungen, die ein Planet erfüllen muss, damit auf ihm tatsächlich Leben entstehen kann, sind nicht genau bekannt“, erläutert Yann Alibert von der Universität Bern. „Dagegen ist es relativ einfach, die Bedingungen zu formulieren, unter denen ein Planet mit großer Wahrscheinlichkeit nicht lebensfreundlich ist.“ Eine solche Vorgehensweise könne angesichts der wachsenden Zahl von beobachtbaren Planeten bei anderen Sternen dabei helfen, jene auszuwählen, bei denen sich eine genauere Untersuchung lohnt.

Neben der Existenz von flüssigem Wasser sieht Alibert den Schlüssel im so genannten Kohlenstoff-Zyklus: Das Recycling von Kohlenstoff über Verwitterung und Plattentektonik sorge auf der Erde dafür, dass die Temperatur auf der Oberfläche langfristig stabil ist. Ein solcher Kreislauf sei nur dann möglich, wenn auf einem Planeten flüssiges Wasser in großem Umfang in direktem Kontakt mit Gestein ist. Planeten, auf denen der Druck so hoch ist, dass sich Eis nicht an der Oberfläche, sondern am Boden eines Ozeans bilden kann, können demnach keinen Kohlenstoff-Zyklus besitzen und sind, so folgert Alibert, zwangsläufig lebensfeindlich.

Erde und Supererde

Der Forscher hat den inneren Aufbau von Planeten im Bereich von einer bis zu zwölf Erdmassen mithilfe von Computersimulationen für verschiedene chemische Zusammensetzungen modelliert. Für Planeten mit einer ähnlichen Zusammensetzung wie die Erde ist, so das Ergebnis, ein Kohlenstoff-Kreislauf nur möglich, wenn der Durchmesser kleiner ist als das 1,7- bis 2,2-fache des Erddurchmessers. Für Planeten mit einem höheren Gehalt an Eisen reduziert sich der Wert sogar noch weiter. „Dieses Ergebnis gibt uns die Möglichkeit“, so Alibert, „durch die Bestimmung von Masse und Durchmesser zu entscheiden, ob sich die Suche nach Leben auf einem Planeten lohnt oder nicht.“