Was ist eine Biosignatur?
Eine Biosignatur ist ein chemischer oder physikalischer Prozess, der aus der Ferne erkannt werden kann und auf das Vorhandensein lebender Organismen in einer bestimmten Region hinweist. Das Konzept wird häufig auf dem Gebiet der Astrobiologie verwendet, einem Zweig der Biologie, der nach Leben außerhalb der Land-, Luft- und Meeresumgebungen der Erde sucht. Die Suche nach einem Biomarker, der auf die Vergangenheit oder Gegenwart des Lebens auf dem Planeten Mars hinweist, hat in der Astrobiologie zunehmend an Bedeutung gewonnen, seit die US-amerikanischen Missionen Viking I und II Mitte der 1970er bis Anfang der 1980er Jahre dorthin entsandt wurden, um nach Leben und Sonden zu suchen zu anderen Regionen des Sonnensystems haben die Suche fortgesetzt. Das Feld hat sich jedoch seit 2011 erweitert, da Dutzende von extrasolaren Planeten außerhalb des Sonnensystems der Erde entdeckt wurden. Von einer kleinen Minderheit dieser Planeten wird angenommen, dass sie in Größe und Struktur erdähnlich sind, und sie haben möglicherweise eine Biosignaturastrochemie, die auf eine Fähigkeit zur Unterstützung des Lebens hinweist.
Das Verständnis der notwendigen Bedingungen für die Bewohnbarkeit der Planeten durch mindestens primitive Lebensformen wie Bakterien hat sich im 20. und 21. Jahrhundert weiterentwickelt. Dies liegt daran, dass die Wissenschaft die Biosignatur von Organismen auf der Erde in Regionen wie tiefen Unterwasser-Vulkanschloten entdeckt hat, die zuvor für alle Lebensformen als völlig unwirtlich galten. Die Härte solcher Organismen, unter Bedingungen ohne Licht und Sauerstoff sowie unter extremen Temperatur- und Druckbedingungen zu leben, lässt vermuten, dass die Biosignatur für das Leben auf anderen Welten breiter ist als bisher angenommen.
Das Vorhandensein von flüssigem Wasser wird immer noch als wesentlich angesehen, damit ein Leben außerhalb der Grenzen der Erde existieren kann. Während flüssiges Wasser einst im nur auf der Erde existierenden Sonnensystem als selten galt, hat sich diese Sichtweise im 21. Jahrhundert geändert. Sowohl Europa als auch Callisto, die Monde des Planeten Jupiter, können unterirdische Ozeane mit flüssigem Wasser besitzen, und Enceladus, ein Mond des Saturn, ist jetzt dafür bekannt, dass er Vulkane auf Wasserbasis besitzt, die auch grundlegende lebende Organismen unterstützen können. Der US-amerikanische Phoenix Mars Lander fand 2008 auch Hinweise auf wasserbasiertes Eis in einer Region, die von den Polkappen des Mars entfernt ist. Dies könnte auf eine Biosignatur für bakterielle Aktivität hindeuten, die früher existierte oder noch kaum unter der Oberfläche des roten Planeten vorkommt.
Ab 2011 ist es für die aktuelle Wissenschaft eine größere Herausforderung, einen Bioindikator für ferne Welten zu finden, da es eine Herausforderung ist, die Welten selbst zu finden. Der Forschungsschwerpunkt könnte darin liegen, die Reichweite der Sternensysteme auf die der Roten Zwerge zu beschränken. Dies sind sowohl die häufigsten Arten von Sternen, die etwa 75% aller Sterne in der Milchstraße ausmachen, als auch der wahrscheinlichste Typ, der Planetensysteme besitzt, die aufgrund ihres Alters und ihrer Anwesenheit in der Hauptreihenfolge der Sterne der Galaxie bewohnbar sind .
Zwergsterne der M-Klasse sind im Durchschnitt bedeutend kleiner und kühler als die Sonne der Erde. Daher benötigen die Planeten, die sie umkreisen, dicke Atmosphären, um mehr Licht von ihren Elternsonnen einzufangen als die Erde. Die Wahrscheinlichkeit lässt vermuten, dass Leben außerhalb der Erde eher auf Planeten um rote Zwerge zu finden ist als anderswo. Sternklassen wie F, G und K, die heißer und heller sind als die Sonne, sind im Vergleich zu Roten Zwergen ebenfalls relativ selten. Daher konzentriert sich die Forschung auf die Untersuchung der Sternregionen der M-Klasse auf Planeten mit Biosignaturaktivität.
Bestimmte Gase einzeln oder zusammen wären eine eindeutige Biosignatur für das Vorhandensein potenzieller Lebensformen. Diese Gase würden auch in Atmosphären auf Planeten, die rote Zwerge umkreisen, länger leben und leichter zu erkennen sein als auf Planeten, die um heißere Sterne kreisen. Diese Biosignaturverbindungen umfassen Methan-CH 4 , Distickstoffoxid-N 2 O, Chlormethan-CH 3 Cl und Ozon in Form von O 2 oder O 3 .
Der Nachweis von Organismen auf der Erde, die in schwefelhaltigen Umgebungen in der Nähe von Vulkanschloten leben, lässt auch vermuten, dass das Leben auf sauerstoffarmen oder völlig sauerstoffarmen anoxischen Planeten gedeihen kann. Organische Schwefelverbindungen wären daher auch ein starker Indikator für das Leben, wenn sie in außerirdischen Atmosphären nachgewiesen würden, einschließlich Methanthiol-CH 3 SH und Schwefelkohlenstoff-CS 2 . Das Vorhandensein von Verbindungen auf Schwefelbasis würde Biosignatur-Theorien über das frühe Leben auf der Erde widerspiegeln, die vor der Verbreitung von Sauerstoff existierten und für mindestens 1.500.000.000 Jahre eine vorherrschende Lebensbedingung auf der Erde waren.