Die Frage nach außerirdischem Leben gehört seit jeher zu den spannendsten Themen der Wissenschaft. Nun könnte genau hier ein bedeutender Schritt gelungen sein. Ein Forscherteam um Dr. Nikku Madhusudhan von der Universität Cambridge hat in der Atmosphäre des Exoplaneten K2-18b mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops Dimethylsulfid (DMS) nachgewiesen – eine chemische Verbindung, die auf der Erde hauptsächlich durch biologisches Meeresplankton produziert wird. Neben DMS wurden in der Atmosphäre des Planeten bereits zuvor Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf beobachtet. Diese Kombination von chemischen Elementen und Verbindungen ist bedeutend, da sie auf theoretische Bewohnbarkeit oder gar biologische Aktivität hinweisen könnte.
Der Exoplanet K2-18b und seine besonderen Merkmale
Der Exoplanet K2-18b wurde erstmals im Jahr 2015 mithilfe des Kepler-Weltraumteleskops entdeckt. Er befindet sich etwa 124 Lichtjahre von der Erde entfernt und besitzt einen Radius, der etwa 2,6-fach größer ist als der unserer Erde, sowie eine Masse von rund 8,6 Erdmassen. Aufgrund seiner physikalischen Merkmale wird er in der Wissenschaft entweder als sogenannte Supererde oder als Sub-Neptun eingestuft. Er umrundet einen Roten Zwergstern und liegt genau in der habitablen Zone, in welcher flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche existieren könnte.
Schon früh vermuteten Wissenschaftler, K2-18b könnte ein sogenannter „Hycean Planet“ (Hydrogen-Ocean-Planet) sein, also eine von einem umfassenden Wasser-Ozean bedeckte Welt mit einer dichten, wasserstoffreichen Atmosphäre. Die aktuellen Hinweise bestätigen Wasser sowie komplexe chemische Prozesse in der Atmosphäre, doch ob dies auch auf biologisches Leben hinweist, ist trotz der beeindruckenden Funde weiterhin Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen.
Nachweis von DMS – Bedeutet dies Leben auf K2-18b?
Der Nachweis von Dimethylsulfid in der Atmosphäre von K2-18b erfolgte mit einer hohen statistischen Sicherheit von rund 99,7 % (3-Sigma-Signifikanz). Auf der Erde dient DMS aufgrund seines biologischen Ursprungs häufig als deutlicher Biomarker. Doch trotz der hohen Signifikanz ist es zu früh, sicheren Aufschluss darüber zu geben, ob hier tatsächlich Leben existiert. Zum einen ist bekannt, dass DMS auch abbioologisch entstehen kann, etwa durch astronomische Prozesse wie jene in Kometen. Zum anderen fällt die DMS-Konzentration auf K2-18b ungewöhnlich hoch aus – rund 20-mal höher als auf der Erde –, was die Vermutung nahelegt, dass möglicherweise ein unbekannter, nicht biologischer Prozess große Mengen der chemischen Verbindung produziert.
Ein weiteres Problem bei der Interpretation ist die extreme Umwelt auf K2-18b. Seine Gravitation ist enorm hoch, vergleichbar eher mit jener von Neptun als mit der Erde. Dies würde bedeuten, dass etwaige Lebensformen selbst unter extremem Druck existieren müssten. Einige Forscher halten deshalb sogar eine alternative Erklärung in Form eines großen Magmaozeans für möglich. Ein solcher Magma-Ozean wäre eine gänzlich unwirtliche Umgebung für klassische Formen des Lebens, könnte aber ähnliche chemische Verbindungen auf nicht-biologische Weise erzeugen.
Konsequenzen für die Astrobiologie und weitere Forschungsrichtungen
Falls es sich tatsächlich um Leben handelt, wäre dies ein historischer Durchbruch. Es würde nicht nur bestätigen, dass Leben außerhalb unseres Sonnensystems existiert, sondern hätte weitreichende Konsequenzen für die Suche nach weiteren lebensfreundlichen Welten in der Galaxis. Insbesondere auch deshalb, weil rote Zwergsterne wie K2-18bs Zentralgestirn mit Abstand die häufigste Sternklasse sind – rund drei Viertel aller Sterne unserer Galaxis gehören dieser Klasse an. Lange wurde die Habitabilität dieser Planetensysteme bezweifelt, da rote Zwerge oft starke Strahlungsausbrüche haben, die nahgelegene Planeten steril machen könnten. Würde sich herausstellen, dass das Leben hier dennoch überdauern kann, könnte die Zahl potenziell bewohnbarer Planeten stark ansteigen.
Diese Entdeckung könnte zudem das bekannte Fermi-Paradoxon beeinflussen, die Diskrepanz zwischen der hohen Wahrscheinlichkeit für außerirdisches Leben und der ausbleibenden Kontaktaufnahme. Sollte der Großteil potentieller Welten tatsächlich wasserreiche Planeten mit hoher Gravitation wie K2-18b sein, dann wären Lebensformen dort möglicherweise vollkommen im eigenen Ozean „gefangen“ – unfähig, Technologien zu entwickeln oder den Weltraum zu erforschen. Dies könnte bedeuten, dass intelligentes und technologisch fortgeschrittenes Leben weit seltener vorkommt als einfache Lebensformen.
Für endgültige Klarheit plant das Team um Madhusudhan weitere umfangreiche Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop. Der nächste Schritt wäre eine 5-Sigma-Detektion, welche die Wahrscheinlichkeit eines zufälligen Signals dramatisch reduziert und einer wissenschaftlichen Entdeckung den Charakter eines definitiven Nachweises verleihen würde. Parallel untersuchen Forscher weltweit mögliche nicht-biologische Entstehungsmechanismen von DMS, um die Ergebnisse detaillierter interpretieren zu können. Eines ist jedoch klar: Der mögliche Nachweis von organischer Chemie, ja eventuell sogar von biologischer Aktivität auf K2-18b, eröffnet spannende Perspektiven und tiefgehende internationale Forschung. Ganz gleich, ob letztlich Leben nachgewiesen wird oder nicht – K2-18b dürfte unseren Blick auf das Universum nachhaltig verändern.
