Und: Warum ist der Nachweis von Leben so schwer?

DU129 - Aliens finden für Fortgeschrittene

Und: Warum ist der Nachweis von Leben so schwer?

In Folge 129 schauen wir uns die Sache mit dem angeblichen Nachweis von Biomarkern auf dem Planeten K2-18b genauer an. Da war zwar jede Menge mediale Aufregung und durchaus coole Wissenschaft. Aber am Ende sind wir weit entfernt von einem Nachweis; es ist sogar fraglich, ob man da überhaupt was beobachtet hat. Außerdem gibt es Buchtipps und Evi erzählt von außerirdischen Yetis im Science Fiction Film.

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Live Shows

Florian wird am 26. Mai und am 4. Juni seine “Sternengeschichten LIVE” Show aufführen und zwar in Eschweiler und München. Tickets gibt es hier.

Außerdem werden wir am 30. Juni 2025 den “Asteroid Day” UND 5 Jahre “Das Universum” feiern. Und zwar im Cinema Paradiso in Baden.

Buchempfehlungen

Florian empfiehlt die folgenden Bücher:

“Quantenlicht” von Thomas de Padova
“Mapmatics: Wie Karten unser Weltbild prägen” von Paulina Rowińska
“Die nächste Depperte: Von einer, die auszog, um Autorin zu werden” von Susanne Kristek
“Wurzelreich: Über die gemeinsame Evolution von Pflanze und Mensch” von David Spencer

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(Kein) Leben auf K2-18b

Den Exoplaneten K2-18b hatten wir bereits in der Folge DU108 letztes Jahr besprochen. Schon 2019 machte er Schlagzeilen, als man mit dem Hubble-Teleskop Wasser auf dem Planeten nachgewiesen haben wollte.

K2-18b hat etwa den 2,6-fachen Radius und die 8,6-fache Masse der Erde. Aufgrund seiner mittleren Dichte von nur 2,7 g/cm³ (zum Vergleich: Erde 5,5 g/cm³) wird er eher als Mini-Neptun denn als Super-Erde eingestuft. Er umkreist einen roten Zwergstern in 124 Lichtjahren Entfernung und könnte ein sogenannter hyzänischer Planet sein – das heißt, mit einem globalen Ozean bedeckt und/oder einer wasserstoffreichen Atmosphäre.

Ein Ozean klingt zunächst vielversprechend für die Möglichkeit von Leben, doch die Realität ist komplexer: Ohne Ozean müsste es eine extrem dichte Atmosphäre geben – mit einem Oberflächendruck 20-mal höher als am Grund des Marianengrabens und Temperaturen von mehreren Tausend Grad. Mit Ozean hingegen müsste der enorm massereich sein und drückt dann entsprechend auf die Planetenoberfläche und könnte geologische Prozesse wie den Kohlenstoff- oder Nährstoffkreislauf unterbinden – ebenfalls nicht ideal für Leben.

2023 kamen dann erste Daten vom James Webb Space Telescope (JWST). Überraschung: Kein Wasser! Frühere Hinweise aus Hubble-Daten waren vermutlich Fehlinterpretationen – Wasser wurde mit Methan verwechselt. Gefunden wurden Methan, Kohlendioxid – und Hinweise auf Dimethylsulfid (DMS), ein Stoff, der auf der Erde vor allem von Meeres-Mikroorganismen erzeugt wird. Ein potenzieller Biomarker also – allerdings nur Hinweise, keine statistisch signifikante Entdeckung.

Wie passt das mit dem fehlenden Wasser zusammen? Einige Forschende spekulieren, dass ein Ozean unterhalb einer dichten Wasserstoffatmosphäre existieren könnte – wir sehen dann nur die obere Atmosphärenschicht. Die Existenz des Ozeans wird aus theoretischen Modellen abgeleitet.

Im März 2024 wurde eine neue Arbeit veröffentlicht: “New Constraints on DMS and DMDS in the Atmosphere of K2-18 b from JWST MIRI”. Darin wurde DMS noch einmal genauer analysiert. Die Schlagzeile der Pressemitteilung der Uni Cambridge lautete: “Strongest hints yet of biological activity outside the solar system”

Im Abstract der wissenschaftlichen Publikation heißt es:

„Das Spektrum zeigt deutliche Merkmale und weicht mit einer Signifikanz von 3,4σ von einem strukturlosen Spektrum ab […]. Wir berichten über neue, unabhängige Hinweise auf das Vorhandensein von DMS und/oder DMDS in der Atmosphäre mit einer Signifikanz von 3σ und einer hohen Konzentration (≳10 ppmv) von mindestens einem der beiden Moleküle.“

„Overall, our findings continue to raise the prospect of possible biological activity on K2-18 b“

Ein Durchbruch? Leider nein. Kurz darauf erschien eine neue Analyse: “Are there Spectral Features in the MIRI/LRS Transmission Spectrum of K2-18b?” von Jake Taylor (Uni Oxford). Sein Ergebnis:

“In 5 out of 6 tests, I find the data preferred a flat line over a Gaussian model” und
“I conclude no strong statistical evidence for spectral features.”

Auch von anderer Seite kam Kritik. Ryan MacDonald von der Uni Michigan äußerte sich auf Bluesky und hatte bereits Anfang des Jahres mit seinem Team eine Reanalyse durchgeführt: “A Comprehensive Reanalysis of K2-18 b's JWST NIRISS+NIRSpec Transmission Spectrum”.

Dort hieß es:

“We find no statistically significant or reliable evidence for CO2 or DMS”
“[O]ur revised composition of K2-18 b can be explained by an oxygen-poor mini-Neptune without requiring a liquid water surface or life.”

Auch zur neuen Arbeit gab es Kritik: Die „3-Sigma“-Angabe wurde nicht direkt gemessen, sondern aus anderen statistischen Methoden umgerechnet. Zudem wurde ein spezielles Modell verwendet, das ausschließlich DMS und DMDS als Erklärung zuließ – keine besonders robuste Methode.

Fazit: In Sachen Biosignaturen sind wir kaum weiter. Wir wissen nicht einmal sicher, ob DMS tatsächlich in der Atmosphäre von K2-18b vorhanden ist – oder ob dort überhaupt ein Ozean existiert. Und inzwischen weiß man auch, dass DMS abiotisch entstehen kann – etwa in Kometen oder interstellaren Wolken wurde es ebenfalls nachgewiesen.

Ein weiteres Problem ist die Kommunikation: Nikku Madhusudhan, Hauptautor der Studie, äußert sich in der Pressemitteilung einerseits betont vorsichtig:

„Es ist entscheidend, weitere Daten zu sammeln, bevor man behaupten könne, dass Leben auf einer anderen Welt gefunden wurde.“

und gleichzeitig enorm euphorisch:

„Das könnte der Wendepunkt sein, an dem wir plötzlich in der Lage sind, die grundlegende Frage zu beantworten, ob wir allein im Universum sind.“
In einem New York Times-Artikel wird er so zitiert:

„Es liegt im Interesse von niemandem, voreilig zu behaupten, dass wir Leben entdeckt haben.“

und gleich danach steht dann aber wieder: „Dies ist ein revolutionärer Moment […] Es ist das erste Mal, dass die Menschheit potenzielle Biosignaturen auf einem bewohnbaren Planeten gesehen hat.“

Das alles erinnert etwas an Avi Loeb und seine umstrittene Kommunikation zu ‘Oumuamua. Jedenfalls zeigt sich: Biosignaturen zu finden ist schwieriger als oft angenommen.

Eine neue Übersichtsstudie mit dem Titel ”Prospects for Detecting Signs of Life on Exoplanets in the JWST Era” kommt zu folgendem Schluss:

„Die Charakterisierung von Gesteinsplaneten oder Exoplaneten in der Größenordnung von Sub-Neptunen mit dem JWST ist eine komplexe Aufgabe […]. Die Ergebnisse zwingen uns, 'parallele Deutungen' zuzulassen, die möglicherweise erst mit der nächsten Generation von Observatorien endgültig geklärt werden können.“

Weitere lesenswerte Beiträge zum Thema sind:

K2-18b. We urgently need to get our shit together about life detection

Biosignature detection on K2-18b may not even be a detection of anything

Fragen aus der Hörerschaft

Ulrich wollte wissen, wie es uns damit geht ”dass eine vernünftige Antwort auf das Rätsel „außerirdisches Leben" wohl auf absehbare Zeit ausbleiben wird?”

Monika will was über kosmische Strahlung wissen: ”Wo sind die dazu gehörigen Elektronen?”

Sind eh da, die fallen nur nicht so auf.

Christian fragt uns was zum bodengebundenen Infrarotteleskop VISTA: ”Wie ist dies möglich, wo doch die Infrarot-Strahlung von der Atmosphäre absorbiert wird?”

Weil ein bissel IR trotzdem durch kommt ;)

**Science Frames: **

Evi hat sich diesmal “Dämonen aus dem All” angesehen. Ein italienischer Sci-Film, passend zum Start des Giro d’Italia in dieser Woche. Und noch dazu ein Film mit Klimathematik aus dem Jahr 1967. Und außerirdischen Yetis. Was will man mehr!

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