Was wäre, wenn eine andere Zivilisation Teleskope und Raumschiffe besser hätte als unsere? Wäre die Erde in ein paar Lichtjahren Entfernung von einem anderen Planeten aus erkennbar? Was brauchen wir ebenfalls, um Leben auf einem erdähnlichen Planeten in ähnlicher Entfernung zu entdecken? Es ist interessant, diese Fragen zu berücksichtigen, und jetzt gibt es Daten, die bei der Beantwortung helfen. Im Dezember 1990, als das Galileo-Raumschiff auf seinem Umweg zum Jupiter an der Erde vorbeiflog, richteten Wissenschaftler einige der Instrumente auf die Erde, um zu sehen, wie der alte Heimatplanet vom Weltraum aus aussah. Da wir wussten, dass Leben definitiv auf der Erde gefunden werden kann, hat diese Übung dazu beigetragen, einige Kriterien zu schaffen, die, wenn sie anderswo gefunden werden, auch auf die Existenz von Leben dort hinweisen würden. Aber was wäre, wenn das Klima auf der Erde anders wäre als jetzt? Wäre diese Signatur noch erkennbar? Und könnten potenzielle Biomarker von zusätzlichen Sonnenplaneten, die ein viel kälteres oder wärmeres Klima als das unsere halten, offensichtlich sein? Eine Gruppe von Forschern in Frankreich gab verschiedene Kriterien ein, die aus verschiedenen Epochen der Erdgeschichte stammen, um diese Hypothese zu überprüfen. Was haben sie gefunden?
Eines der aussagekräftigsten Kriterien des Galileo-Vorbeiflugs, das das Leben auf der Erde enthüllte, war der sogenannte vegetationsrote Rand - ein starker Anstieg des Reflexionsvermögens von Licht bei einer Wellenlänge von etwa 700 Nanometern. Dies ist das Ergebnis von Chlorophyll, das sichtbares Licht absorbiert, aber im nahen Infrarot stark reflektiert. Die Galileo-Sonde fand 1990 auf der Erde starke Beweise für diese Beweise.
Luc Arnold und sein Team am Saint-Michel-l'Observatoire in Frankreich wollten verschiedene Parameter bestimmen, bei denen Pflanzen, die der Erde ähnlich sind, noch über den vegetativen roten Rand eines erdähnlichen Planeten erkennbar sind, der einen Stern in mehreren Lichtjahren Entfernung umkreist .
In dieser Entfernung wäre der Planet ein nicht auflösbarer (im sichtbaren Licht) punktförmiger Punkt, daher ist die erste zu berücksichtigende Frage, ob der rote Rand in verschiedenen Winkeln sichtbar wäre. Der Planet dreht sich wahrscheinlich, und zum Beispiel befinden sich auf der Erde die Kontinente mit der größten Vegetation hauptsächlich auf der Nordhalbkugel. Wenn diese Hemisphäre nicht die Ansicht leiten würde, wäre dann eine Biosignatur noch nachweisbar? Sie wollten auch die verschiedenen Jahreszeiten berücksichtigen, in denen eine Hemisphäre im Winter weniger wahrscheinlich vegetative Biomarker als eine im Sommer und möglicherweise eine starke Wolkendecke aufweist.
Sie geben auch andere Klimakriterien aus den letzten quaternären Klimaextremen ein. Mithilfe von Klimasimulationen wurden allgemeine Zirkulationsmodelle erstellt. Sie verwendeten Daten aus der heutigen Zeit und verglichen diese mit einer Eiszeit, The Last Glacial Maximum (LGM), die vor etwa 21.000 Jahren stattfand. Die Temperaturen waren weltweit in der Größenordnung von 4 ° C kälter als heute, und Eisschilde bedeckten den größten Teil der nördlichen Hemisphäre. Damals nutzten sie eine wärmere Zeit während des Holozäns vor 6.000 Jahren, als die nördliche Erdhalbkugel etwa 0,5 Grad wärmer war als heute. Der Meeresspiegel stieg und die Sahara enthielt mehr Vegetation.
Überraschenderweise stellten die Forscher fest, dass selbst im Winter in einer Eiszeit das rote Vegetationssignal im Vergleich zum heutigen Klima und sogar zum wärmeren Klima nicht wesentlich reduziert werden würde.
Wenn also eine andere Erde da draußen ist, sollte der rote Rand der Vegetation es uns ermöglichen, diesen erdähnlichen Planeten zu finden. Aber wir brauchen bessere Teleskope und Raumschiffe, um sie zu finden.
Die beste Hoffnung am Horizont ist der Terrestrial Planet Finder. Die ESA hat ein ähnliches Instrument in den Werken namens Darwin.
Die Teams hinter diesen Instrumenten sagen, sie könnten erdähnliche Planeten entdecken, die Sterne in Entfernungen von bis zu 30 Lichtjahren umkreisen, wobei die Belichtung in wenigen Stunden gemessen wird.
Arnolds Team sagt, dass es viel schwieriger wäre, die Lebenszeichen auf einem solchen Planeten zu erkennen. Der rote Rand der Vegetation ist möglicherweise nur bei einer Exposition von 18 Wochen mit einem Teleskop wie dem Terrestrial Planet Finder zu sehen. Eine 18-wöchige Exposition eines Planeten, der einen anderen Stern umkreist, wäre eine fast unmögliche Aufgabe.
Wann könnten wir also irgendwann Vegetation auf einem anderen Planeten sehen? Es ist unwahrscheinlich, dass der Terrestrial Planet Finder (TPF) vor 2025 auf den Markt kommt, und selbst dann ist er möglicherweise nicht in der Lage, diese Aufgabe zu erledigen.
Ehrgeizigere Teleskope später im Jahrhundert, wie die Bildung von 150 3-Meter-Spiegeln, würden in 30 Minuten genug Photonen sammeln, um die Rotation des Planeten einzufrieren und ein Bild mit mindestens 300 Pixel Auflösung und je nach Auflösung bis zu Tausenden zu erzeugen Array-Geometrie. "Auf dieser Ebene der räumlichen Auflösung wird es möglich sein, Wolken, Ozeane und Kontinente zu identifizieren, die entweder unfruchtbar oder (hoffentlich) von der Vegetation erobert sind", schreiben die Forscher.
Quellen: arXiv, arXiv-Blog
