Metallarme Sterne begünstigen Leben

Sterne senden starke ultraviolette Strahlung aus. Für Leben auf Planeten, die um diese Sterne kreisen, kann diese Strahlung innerhalb kurzer Zeit gefährlich werden. Entgegen bisheriger Vermutungen kommt vor allem auf Planeten um metallarme Sternen wenig dieser zerstörerischen Strahlung an, wie ein Forschungsteam nun herausfand. Auf solchen Planeten herrschen dann besonders lebensfreundliche Bedingungen. Wie die Forschenden in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, liegt dies daran, dass metallarme Sterne weniger Strahlung aussenden, die Ozonschichten um die Planeten zerstört.

Die Ozonschicht spielt für das Leben auf der Erde eine wichtige Rolle: Sie filtert die UV-, also die ultraviolette Strahlung, der Sonne, sodass nur ein kleiner Bruchteil auf der Erdoberfläche ankommt. Ebenso ist vermutlich auch auf manch anderen Planeten eine Ozonschicht für mögliches Leben bedeutend. Ohne schützende Ozonschicht kann komplexeres Leben wohl nicht an Land, sondern nur im Wasser existieren. Doch wie hängt die Ozonschicht mit der Strahlung des Sterns, um den sich Planeten bewegen, zusammen?

Dieser Frage sind Anna Shapiro vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen und ihr Team nachgegangen. Mit umfassenden Simulationen haben sie die Atmosphären von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems und die Zusammensetzung ihrer Zentralgestirne untersucht. Dabei untersuchten sie Sterne mit unterschiedlicher sogenannter Metallizität. Mit diesem Begriff beschreibt man in der Astronomie, wie viele Elemente ein Stern enthält, die schwerer sind als Helium – nicht nur Metalle.

Bei ihren Analysen stießen die Forschenden auf einen überraschenden Zusammenhang: Sterne aus leichteren Elementen strahlen zwar insgesamt stärker im UV-Bereich als metallreichere Sterne – jedoch senden sie besonders viel Strahlung eines bestimmten Spektralbereichs aus, die zur Bildung von Ozon führt. UV-Strahlung mit anderen Wellenlängen hingegen zerstört Ozonmoleküle, was bei metallreichen Sternen der Fall ist. Sie senden zwar weniger ultraviolette Strahlung insgesamt aus, allerdings besonders viel in Wellenlängen, die Ozon zerstören.

Deshalb, so erläutern Shapiro und ihr Team, sei in der Atmosphäre von Planeten um metallreiche Sterne nur wenig Ozon zu erwarten. Das führe wiederum dazu, dass viel der zerstörerischen UV-Strahlung deren Oberfläche erreicht. Leben ist dort also kaum möglich.

Die Ergebnisse dieser Studie sind insbesondere für die Suche nach Lebensformen auf Exoplaneten interessant. Denn nach Leben ist demnach vor allem auf Planeten um metallarmen Sternen zu suchen. An deren Oberfläche könnte dann ausgedehnte Vegetation für Spuren von Leben in der Atmosphäre sorgen, die sich mit den neuesten Teleskopen identifizieren ließen.