Die Erde ist der einzige Planet, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften Wissenschaftler im Detail kennen, und die einzige Welt, auf der Leben bestätigt ist. Um die Suche nach Leben anderswo zu verbessern, haben Forschende der University of Washington eine virtuelle Version der Erde ohne Organismen geschaffen, die zum Vergleich mit mehr als 6.000 bekannten Exoplaneten verwendet werden kann.

Frühere virtuelle Erdmodelle stellten den Kern, den Mantel und die Kruste des Planeten dar. Das neue Modell umfasst auch die Atmosphäre und die Oberfläche – zwei Bereiche, die wichtig sind, wenn beurteilt werden soll, ob ein Planet Leben ermöglichen könnte. Es bildet die Erde von ihrer Entstehung vor etwa 4,5 Milliarden Jahren bis zu einem Zeitpunkt 500 Millionen Jahre in der Zukunft ab.

Das Modell stellt die Erde zunächst ausschließlich anhand geologischer Eigenschaften dar und berücksichtigt dabei kein Leben. Der Vergleich dieser leblosen Version mit dem echten, bewohnten Planeten kann Unterschiede in der Atmosphäre offenbaren, die als Hinweise auf biologische Aktivität dienen könnten. Viele Gase in der Erdatmosphäre werden beispielsweise von lebenden Organismen erzeugt.

Die ersten Tests des Modells durch das Team haben vielversprechende Ergebnisse erbracht. Die Forschenden planen, es auf Exoplaneten anzuwenden, insbesondere auf Gesteinswelten, die der Erde ähneln. Sie werden Messwerte eingeben, die mit Teleskopen erfasst wurden, darunter Masse, Radius und Umlaufbahn jedes Planeten sowie die Strahlung und Zusammensetzung seines Sterns. Anschließend schätzt das Modell, wie die Atmosphäre des Planeten ohne Leben aussehen könnte.

Wenn diese Schätzung mit der von Weltraumteleskop-Spektrografen beobachteten Atmosphäre übereinstimmt, wären die Messwerte mit einem leblosen Planeten vereinbar. Abweichungen könnten auf biologische Aktivität hindeuten und den Exoplaneten zu einem Kandidaten für weitere Untersuchungen machen. Ein Beispiel ist das gleichzeitige Vorkommen von Methan und Sauerstoff: Die Gase zerstören einander, sodass ihr dauerhaftes Nebeneinander darauf hindeuten könnte, dass Organismen sie fortlaufend nachbilden.

Die virtuelle Erde könnte auch bei der Planung von Weltraumteleskopen helfen. Im Rahmen der Arbeit am Habitable Worlds Observatory modellierten Forschende die Erde in verschiedenen geologischen Zeitaltern und simulierten, wie ein Teleskop sie beobachten könnte. Solche Simulationen können dabei helfen festzustellen, welche Wellenlängen Instrumente messen sollten und wie viele Details ihre Bilder erfassen müssen. Verschiedene Phasen der Erdgeschichte bringen unterschiedliche Atmosphären hervor und damit auch unterschiedliche Anforderungen an die Erkennung von Lebenszeichen.

Quellen: Xataka.