Planeten ohne Sterne könnten Monde haben, die für Leben geeignet sind.

NOORDWIJK, DIE NIEDERLANDE — Das Leben könnte an den dunkelsten Orten entstehen: dem Mond eines Planeten, der ohne einen Stern durch die Galaxie wandert.

Der gravitative Tauziehen zwischen einem Mond und seinem Planeten kann bestimmte Satelliten warm genug halten, um dort flüssiges Wasser zu existieren - ein Zustand, der weithin als entscheidend für das Leben gilt. Nun legen Computersimulationen nahe, dass einige Monde, die um herrenlose Planeten kreisen, bei der richtigen Umlaufbahn und Atmosphäre über eine Milliarde Jahre warm bleiben können, berichtete die Astrophysikerin Giulia Roccetti am 23. März auf dem PLANET-ESLAB 2023 Symposium. Sie und ihre Kollegen berichten ihre Ergebnisse auch am 20. März im International Journal of Astrobiology.

„Es könnten viele Orte im Universum geben, an denen lebensfähige Bedingungen vorliegen können“, sagt Roccetti vom European Southern Observatory in Garching, Deutschland. Aber das Leben braucht auch eine langfristige Stabilität. „Wir suchen nach Orten, wo diese lebensfähigen Bedingungen über Hunderte von Millionen oder Milliarden von Jahren aufrechterhalten werden können.“

Lebensfähigkeit und Stabilität müssen nicht unbedingt von einer nahe gelegenen Sonne kommen. Astronomen haben etwa 100 sonnenlose Planeten gesichtet, von denen einige möglicherweise aus Gas- und Staubwolken gebildet wurden, wie Sterne entstehen, während andere wahrscheinlich aus ihren Heimatsolarsystemen ausgestoßen wurden (SN: 7/24/17). Computersimulationen legen nahe, dass es so viele dieser frei umherziehenden Planeten geben könnte wie Sterne in der Galaxie.

Solche Waisenplaneten könnten auch Monde haben - und im Jahr 2021 berechneten Forscher, dass diese Monde nicht kalte und unfruchtbare Orte sein müssen.

Sofern die Umlaufbahn eines Mondes kein perfekter Kreis ist, verformt ihn die Gravitationskraft seines Planeten kontinuierlich. Die resultierende Reibung im Inneren des Mondes erzeugt Wärme. In unserem eigenen Sonnensystem spielt sich dieser Prozess auf Monden wie Saturns Enceladus und Jupiters Europa ab (SN: 11/6/17; SN: 8/6/20). Eine ausreichend dicke, wärmeisolierende Atmosphäre, die wahrscheinlich von Kohlendioxid dominiert wird, könnte dann die Oberfläche warm genug halten, damit Wasser flüssig bleibt. Dieses Wasser könnte von chemischen Reaktionen mit Kohlendioxid und Wasserstoff in der Atmosphäre stammen, die durch den Impuls von hochgeschwindigen geladenen Teilchen aus dem Weltraum initiiert werden.

Aber solch ein Mond bleibt nicht ewig warm. Die gleichen Gravitationskräfte, die ihn aufheizen, formen auch seine Umlaufbahn zu einem Kreis. Allmählich verformt ihn der Ebbe-Flut-Effekt der Schwerkraft des Mondes immer weniger und die Zufuhr von Reibungswärme nimmt ab.

In der neuen Studie führten Roccetti und ihre Kollegen 8.000 Computersimulationen eines sonnenähnlichen Sterns mit drei Jupiter-großen Planeten durch. Diese Simulationen zeigten, dass Planeten, die aus ihrem Sonnensystem ausgestoßen werden, oft mit ihren Monden ins All segeln.

Das Team führte dann Simulationen dieser Monde durch, die als Erdgröße angenommen wurden und ihre Planeten entlang der Umlaufbahn umkreisten, auf der sie bei der Ausstoßung gelandet waren. Ziel war es zu sehen, ob eine gravitative Erwärmung auftrat und ob sie lange genug anhielt, um dort potenziell Leben entstehen zu lassen. Die Erde konnte innerhalb weniger hundert Millionen Jahre lebensfähig werden, obwohl die frühesten Nachweise von Lebewesen hier etwa 1 Milliarde Jahre nach Bildung des Planeten datieren (SN: 1/26/18).

Weil die Atmosphäre entscheidend für die Wärmerückhaltung ist, führte das Team seine Berechnungen mit drei Alternativen durch. Bei Monden mit einer Atmosphäre und dem gleichen Druck wie die Erde dauerte die potenzielle Lebensdauer höchstens etwa 50 Millionen Jahre, fand das Team heraus. Aber es kann fast 300 Millionen Jahre dauern, wenn der atmosphärische Druck zehnmal so hoch ist wie der der Erde, und etwa 1,6 Milliarden Jahre lang bei zehnfach höheren Drücken. Diese Menge an Druck mag extrem klingen, aber sie ähnelt den Bedingungen auf der vergleichbar großen Venus.

Wärme und Wasser reichen vielleicht nicht aus, um lebende Organismen entstehen zu lassen. „Die Monde von herrenlosen Planeten werden nicht die günstigsten Orte sein, um Leben entstehen zu lassen“, sagt Astrophysiker Alex Teachey vom Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics in Taipei, Taiwan.

„Ich denke, Sterne sind aufgrund ihrer unglaublichen Leistung und ihrer Langlebigkeit weitaus bessere Energiequellen für das Leben“, sagt Teachey, der die Monde von Exoplaneten untersucht. „Eine große offene Frage ist jedoch, ob man Leben an einem Ort wie Europa oder Enceladus überhaupt beginnen kann, selbst wenn die Bedingungen günstig sind, da man beispielsweise keine solare Strahlung hat, die den Prozess der Mutation und Evolution vorantreiben kann.“

Roccetti - obwohl keine Astrobiologin - glaubt jedoch, dass Monde von Waisenplaneten einige wichtige Vorteile haben. Sie werden etwas Wasser haben, aber nicht zu viel, was viele Astrobiologen für einen besseren Ausgangspunkt für das Leben halten, als zum Beispiel eine Ozeanwelt. Und keine Sterne in der Nähe zu haben bedeutet, dass es keine Sonneneruptionen gibt, die in vielen Fällen die Atmosphäre eines ansonsten vielversprechenden Planeten zerstören werden.

„Es gibt viele Umgebungen in unserem Universum, die sehr unterschiedlich sind von dem, was wir hier auf der Erde haben“, sagt sie, „und es ist wichtig, alle zu erforschen.“

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