Mittels Spektroskopie wird die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre von Exoplaneten bestimmt. Nach welchen Spektrallinien würden Sie als Wissenschaftler suchen?
Welche Elemente sind beim Streben nach einer zweiten Erde relevant?
Obwohl es für Ihre Frage nicht unbedingt relevant ist, freue ich mich sehr darauf, was uns das James-Webb-Teleskop über die Atmosphären von Exoplaneten sagen könnte. Das ist wahrscheinlich das, worauf ich mich bei den astronomischen Entdeckungen in den nächsten 5-10 Jahren am meisten freue.
Das einzige, was ich gehört habe, wonach sie speziell suchen, ist eine Kombination aus Sauerstoff (was Photosynthese impliziert) und CH4, das in Kombination mit Sauerstoff die bakterielle Verdauung von Pflanzenmaterial (auch bekannt als Kuhfurz) impliziert. Diese beiden Dinge zusammen sind von besonderem Interesse, da CH4 und O2 dazu neigen, miteinander zu interagieren. Wenn sie also nicht regelmäßig produziert werden, sind sie wahrscheinlich nicht beide in messbaren Mengen vorhanden. Andere Faktoren wie Plattentektonik, aus dem Boden oder unter den Ozeanen austretendes Methan, Kometeneinschläge und vielleicht sogar Blitze könnten solche Messwerte ein wenig unzuverlässig machen, aber so wie ich es verstehe, ist diese Kombination aus CH4 und O2 die große, auf die man achten muss .
Andere interessante Dinge könnten ein CO2/O2-Verhältnis sein, das ebenfalls auf Photosynthese hinweist und uns vielleicht etwas über Plattentektonik oder O2-Atmung sagt. Schwankungen im H20-Gehalt, die uns etwas über das Wetter verraten könnten, wenn der Planet Frost-/Tauperioden wie Mars oder riesige Wüsten und wenige Ozeane und wenig Wasser oder gelegentliche Hurrikane hat. Staubpartikel könnten uns etwas über den Boden oder die vulkanische Aktivität verraten. Ich würde denken, dass ein hoher NH3-Gehalt ein Indikator für wenig oder kein Leben sein könnte, aber da bin ich mir nicht sicher. Wasser mit Ammoniak-Ozeanen könnte möglich sein und immer noch Leben haben, obwohl wir vielleicht finden, dass dies kein guter Planet zum Leben ist.
Endlich bewohnbar ist ein Begriff, der ein wenig Exploration erfordert. Nehmen wir die Erde als Beispiel vor etwa 2 Milliarden Jahren, es gab Sauerstoff in der Atmosphäre, es gab CO2 in der Atmosphäre, es gab Ozeane, es gab ein Magnetfeld, es gab sogar eine Ozonschicht, also hatte es alles, was Knu8 auflistete , aber es gab keine Bäume, es gab nicht einmal Erde. Möglicherweise lebte eine dünne mikrobielle Schicht auf der felsigen Oberfläche oder, wenn es zu heiß war, vielleicht in Höhlen. Es gab keine Fische, es gab nicht einmal gute Pflanzen oder krillähnliche Dinge, die in den Ozeanen wuchsen, damit Fische sie fressen konnten. Es war meistens einzelliges Leben, meistens nur in den Ozeanen und vielleicht Seen. Die Erde vor 2 Milliarden Jahren ist vielleicht nicht unsere erste Wahl für die Besiedlung. Es war auch anfällig für Photosynthese-getriebene Schneeball-Erdperioden und hatte keinen Boden und keine Bäume.
Es stellt sich auch die Frage, ob wir einen „erdähnlichen“ Planeten bewohnen wollen. Bakterien können ziemlich feindselig sein, und wenn es Leben auf dem Planeten gibt, ist es möglicherweise nicht sicher, sich anzusiedeln, und es gäbe auch ethische Fragen. Wenn es kein Leben gibt, dann ist die Ethik kein Problem, aber es gibt wahrscheinlich viel mehr Terraforming. Angesichts der Schwierigkeit dieser Art von Raumfahrt ist das alles relativ strittig, aber „bewohnbar“ ist eine schwierigere Frage, als es zunächst den Anschein hat. Unsere Technologie könnte in der Lage sein, einen toten Planeten im Laufe der Zeit bewohnbar zu machen, während ein Planet mit Leben bewohnbarer erscheint, aber unvorhergesehene Probleme mit sich bringen könnte. Ich bin mir nicht sicher, was idealer wäre.
Ich bin kein Experte darin, aber worauf man in Exoplanetenatmosphären für die Bewohnbarkeit achten muss, ist ein wenig kompliziert und ich habe es nur kurz angerissen. Eine lustige Sache, darüber nachzudenken.
Wenn Sie nach der zweiten Erde für uns auf Kohlenstoff basierende Lebensformen fragen, dann sollte die atmosphärische Zusammensetzung der „zweiten Erde“ der Erde ähnlich sein. Hauptsächlich Stickstoff und Sauerstoff. Einige Treibhausgase wie CO2, CH4, Wasserdampf zur Temperaturregulierung. Wasserdämpfe können auch ein Zeichen für einen aktiven Wasserkreislauf sein. Etwas O3 ist gut für den UV-Schutz.
Karl