Leben extrem: Mikroben, die Hochenergieteilchen essen, auf Mars & Co.?
Neue Hoffnung für die Suche nach Leben: Auch fernab von Licht und Wärme könnten Mikroben überleben - tief unter der Oberfläche, genährt von kosmischen Teilchen. Eine Studie zeigt: Das Überleben könnte auch außerhalb der klassischen Zone funktionieren.
Jahrzehntelang richtete sich der Blick der Astrobiologen bei der Suche nach Leben auf sogenannte habitable Zonen: jene planetaren Umlaufbahnen, in denen Wasser auf der Oberfläche flüssig bleibt - dank der wärmenden Sonne. Doch diese Vorstellung ist nach Ansicht der Forscher des Space Exploration Laboratory am Center for Astrophysics and Space Science (CASS) stark begrenzt. Denn tief unter der Oberfläche, im Dunkel von Marsgestein oder unter dem Eispanzer des Saturnmonds Enceladus, wirken auch andere Kräfte - und eine davon ist Radiolyse.
Radiolyse beschreibt ein physikalisches Phänomen: Wenn kosmische Strahlung auf Wassermoleküle trifft, spaltet sie diese auf. Dabei entstehen unter anderem freie Elektronen - eine potenzielle Energiequelle. Einige irdische Mikroben, etwa aus unterirdischen Gesteinsschichten, können diese Elektronen direkt verwerten. Das macht sie unabhängig von Licht oder vulkanischer Hitze.
Wie Atri in der Studie im International Journal of Astrobiology (2025) sagt, könne das die Suche nach Leben "grundlegend verändern": Künftige Missionen müssten gezielt unterirdische Regionen ansteuern - mit Instrumenten, die nicht nur Wasser nachweisen, sondern auch die chemische Energie, die Radiolyse freisetzt.
Am Ende bleibt eine wichtige grundsätzliche Aussage: Leben im All könnte weit weniger selten sein, als lange gedacht - solange Wasser unter der Oberfläche vorhanden ist und genug Strahlung auftrifft, ist das Überleben laut der neuen Studie selbst in eiskalten, dunklen Welten nicht ausgeschlossen.
Siehe auch:
Kosmische Strahlung als Lebensquelle im All
Tief unter Eis und Felsen, fern von Sonne und Wärme, könnten Lebensformen existieren - gespeist nicht von Licht, sondern von Teilchen, die aus dem All auf sie einprasseln. Was lange Zeit als Außenseiterthese galt, bekommt nun wissenschaftliches Gewicht. Denn eine neue Studie der NYU Abu Dhabi zeigt: Hochenergetische kosmische Strahlung könnte genau die Energie liefern, die Mikroben in extremen Bedingungen zum Überleben benötigen - selbst auf Mars, Enceladus oder Europa.Jahrzehntelang richtete sich der Blick der Astrobiologen bei der Suche nach Leben auf sogenannte habitable Zonen: jene planetaren Umlaufbahnen, in denen Wasser auf der Oberfläche flüssig bleibt - dank der wärmenden Sonne. Doch diese Vorstellung ist nach Ansicht der Forscher des Space Exploration Laboratory am Center for Astrophysics and Space Science (CASS) stark begrenzt. Denn tief unter der Oberfläche, im Dunkel von Marsgestein oder unter dem Eispanzer des Saturnmonds Enceladus, wirken auch andere Kräfte - und eine davon ist Radiolyse.
Radiolyse beschreibt ein physikalisches Phänomen: Wenn kosmische Strahlung auf Wassermoleküle trifft, spaltet sie diese auf. Dabei entstehen unter anderem freie Elektronen - eine potenzielle Energiequelle. Einige irdische Mikroben, etwa aus unterirdischen Gesteinsschichten, können diese Elektronen direkt verwerten. Das macht sie unabhängig von Licht oder vulkanischer Hitze.
Leben könnte an weit mehr Orten überleben, als wir je für möglich gehalten haben.Dimitra Atri, Leiterin der Studie, untersuchte mit ihrem Team per Simulation, wie effektiv dieser Prozess auf Mars und mehreren Eismonden ablaufen könnte. Die Ergebnisse zeigen: Enceladus bietet unter seiner kilometerdicken Eiskruste die besten Voraussetzungen - dort treffen viele kosmische Teilchen auf potenzielle Wasserschichten. Auch Mars und Jupiters Satellit Europa liefern laut Modellrechnungen messbare Energieflüsse.
Die "Radiolytische Habitable Zone"
Die Forscher schlagen daher ein neues Konzept vor: die "Radiolytische Habitable Zone". Sie definiert keine Region im All - sondern geologische Räume unter der Oberfläche, in denen kosmische Strahlung Wasser aufspalten und damit Energie freisetzen kann. Diese Zonen wären viel weiter verbreitet als die klassische "Goldlöckchen-Zone" - denn kosmische Strahlung wirkt nahezu überall.Wie Atri in der Studie im International Journal of Astrobiology (2025) sagt, könne das die Suche nach Leben "grundlegend verändern": Künftige Missionen müssten gezielt unterirdische Regionen ansteuern - mit Instrumenten, die nicht nur Wasser nachweisen, sondern auch die chemische Energie, die Radiolyse freisetzt.
Am Ende bleibt eine wichtige grundsätzliche Aussage: Leben im All könnte weit weniger selten sein, als lange gedacht - solange Wasser unter der Oberfläche vorhanden ist und genug Strahlung auftrifft, ist das Überleben laut der neuen Studie selbst in eiskalten, dunklen Welten nicht ausgeschlossen.
Was ist die habitable Zone?
Die habitable Zone ist der Abstandsbereich um einen Stern, in dem ein Planet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche haben kann - eine grundlegende Voraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Auch als "Goldlöckchen-Zone" oder "Lebenszone" bezeichnet, markiert sie den Bereich, der weder zu heiß noch zu kalt ist.
Bei unserer Sonne liegt diese Zone etwa zwischen 0,95 und 1,37-2,4 astronomischen Einheiten (AE) vom Stern entfernt. Die genauen Grenzen hängen von verschiedenen Faktoren ab, besonders von der Atmosphäre des Planeten und dessen Treibhauseffekt.
Bei unserer Sonne liegt diese Zone etwa zwischen 0,95 und 1,37-2,4 astronomischen Einheiten (AE) vom Stern entfernt. Die genauen Grenzen hängen von verschiedenen Faktoren ab, besonders von der Atmosphäre des Planeten und dessen Treibhauseffekt.
Welche Planeten sind bewohnbar?
Im Sonnensystem liegt nur die Erde eindeutig in der habitablen Zone. Der Mars befindet sich je nach Modell am äußeren Rand, während die Venus am inneren Rand liegt - beide gelten unter aktuellen Bedingungen als unbewohnbar. Außerhalb unseres Sonnensystems wurden bereits mehrere vielversprechende Exoplaneten entdeckt.
Laut Schätzungen könnte es allein in unserer Milchstraße etwa 300 Millionen potenziell bewohnbare Gesteinsplaneten in habitablen Zonen geben, davon vermutlich etwa vier innerhalb von 30 Lichtjahren Entfernung. Besonders vielversprechend gelten Planeten wie Kepler-186f und Kepler-1649c.
Laut Schätzungen könnte es allein in unserer Milchstraße etwa 300 Millionen potenziell bewohnbare Gesteinsplaneten in habitablen Zonen geben, davon vermutlich etwa vier innerhalb von 30 Lichtjahren Entfernung. Besonders vielversprechend gelten Planeten wie Kepler-186f und Kepler-1649c.
Kann Leben außerhalb dieser Zone existieren?
Ja, Leben könnte durchaus auch außerhalb der klassischen habitablen Zone existieren. Eismonde wie Europa (Jupiter) oder Enceladus (Saturn) besitzen vermutlich unter ihrer gefrorenen Oberfläche flüssige Ozeane, die durch Gezeitenkräfte oder innere Radioaktivität erwärmt werden und möglicherweise Leben beherbergen könnten.
Wissenschaftler unterscheiden mittlerweile verschiedene Habitatklassen, wobei nicht nur die Oberflächentemperatur, sondern auch unterirdische Wasservorkommen berücksichtigt werden. Selbst auf Planeten mit exzentrischen Umlaufbahnen, die nur zeitweise die habitable Zone durchqueren, könnten anpassungsfähige Mikroorganismen überleben.
Wissenschaftler unterscheiden mittlerweile verschiedene Habitatklassen, wobei nicht nur die Oberflächentemperatur, sondern auch unterirdische Wasservorkommen berücksichtigt werden. Selbst auf Planeten mit exzentrischen Umlaufbahnen, die nur zeitweise die habitable Zone durchqueren, könnten anpassungsfähige Mikroorganismen überleben.
Wie findet man bewohnbare Planeten?
Die Suche nach bewohnbaren Planeten konzentriert sich zunächst auf Sterne, die stabil und langlebig sind. Mithilfe von Weltraumteleskopen wie Kepler wurden tausende Exoplaneten entdeckt, indem man kleine Helligkeitsveränderungen der Sterne durch vorbeiziehende Planeten misst.
Zur Bewertung potenziell bewohnbarer Welten nutzen Forscher Indikatoren wie den Earth Similarity Index (ESI) und den Planet Habitability Index (PHI). Diese berücksichtigen Faktoren wie Größe, Masse, Temperatur und Zusammensetzung des Planeten sowie die Eigenschaften seines Sterns.
Zur Bewertung potenziell bewohnbarer Welten nutzen Forscher Indikatoren wie den Earth Similarity Index (ESI) und den Planet Habitability Index (PHI). Diese berücksichtigen Faktoren wie Größe, Masse, Temperatur und Zusammensetzung des Planeten sowie die Eigenschaften seines Sterns.
Wie verändert sich die habitable Zone?
Die habitable Zone ist nicht statisch, sondern verändert sich im Laufe der Sternentwicklung. Da die Leuchtkraft eines Sterns mit der Zeit zunimmt, wandert auch die habitable Zone langsam nach außen. Für die Entwicklung komplexen Lebens müssen Planeten über Milliarden Jahre in dieser Zone verbleiben.
Unsere Sonne wird in etwa 1,5 Milliarden Jahren so hell sein, dass die Erde möglicherweise zu heiß für flüssiges Wasser wird. Bei anderen Sterntypen kann sich die Zone unterschiedlich entwickeln - K-Sterne haben beispielsweise eine stabilere habitable Zone über längere Zeiträume.
Unsere Sonne wird in etwa 1,5 Milliarden Jahren so hell sein, dass die Erde möglicherweise zu heiß für flüssiges Wasser wird. Bei anderen Sterntypen kann sich die Zone unterschiedlich entwickeln - K-Sterne haben beispielsweise eine stabilere habitable Zone über längere Zeiträume.
Sind Planeten um rote Zwerge bewohnbar?
Rote Zwerge (M-Sterne) sind die häufigsten Sterne in unserer Galaxie, und ihre habitable Zone liegt sehr nah am Stern. Dies führt jedoch oft zu gebundener Rotation der Planeten, wodurch eine Seite ständig dem Stern zugewandt ist - mit extremen Temperaturdifferenzen zwischen Tag- und Nachtseite.
Zusätzlich setzen diese Sterne besonders in jungen Jahren starke UV-Strahlung und Sterneneruptionen frei, die Planetenoberflächen sterilisieren könnten. Dennoch könnten dichte Atmosphären die Wärme besser verteilen und Planeten mit Ozeanen könnten durch Meeresströmungen für ausgeglichenere Temperaturen sorgen.
Zusätzlich setzen diese Sterne besonders in jungen Jahren starke UV-Strahlung und Sterneneruptionen frei, die Planetenoberflächen sterilisieren könnten. Dennoch könnten dichte Atmosphären die Wärme besser verteilen und Planeten mit Ozeanen könnten durch Meeresströmungen für ausgeglichenere Temperaturen sorgen.
Was ist ein superhabitabler Planet?
Als "superhabitabel" werden hypothetische Planeten bezeichnet, die möglicherweise noch bessere Bedingungen für Leben bieten könnten als die Erde. Solche Welten könnten etwas größer, wärmer und älter sein als unser Planet und einen K-Stern umkreisen, der länger stabil bleibt als unsere Sonne.
Ideale Kandidaten hätten vermutlich mehr Landmasse, komplexeres Terrain und einen höheren Anteil an Oberflächenwasser. Die stärkere Schwerkraft würde eine dichtere Atmosphäre halten, während eine etwas höhere Durchschnittstemperatur möglicherweise eine größere Artenvielfalt ermöglichen könnte, wie es auf der Erde in wärmeren Perioden beobachtet wurde.
Ideale Kandidaten hätten vermutlich mehr Landmasse, komplexeres Terrain und einen höheren Anteil an Oberflächenwasser. Die stärkere Schwerkraft würde eine dichtere Atmosphäre halten, während eine etwas höhere Durchschnittstemperatur möglicherweise eine größere Artenvielfalt ermöglichen könnte, wie es auf der Erde in wärmeren Perioden beobachtet wurde.
Gibt es eine galaktische habitable Zone?
Ja, neben der habitablen Zone um einzelne Sterne gibt es auch das Konzept einer galaktischen habitablen Zone (GHZ). Diese beschreibt Regionen innerhalb einer Galaxie, die besonders günstig für die Entstehung von Leben sein könnten. In Spiralgalaxien wie unserer Milchstraße formt sie einen Ring um das Zentrum.
Im Inneren einer Galaxie ist die Sterndichte zu hoch und Supernovae zu häufig, wodurch Planeten zu viel schädlicher Strahlung ausgesetzt wären. In den äußeren Bereichen könnten dagegen zu wenige schwere Elemente vorhanden sein, die für Gesteinsplaneten und biologische Prozesse wichtig sind. Die GHZ erweitert sich mit der Zeit nach außen.
Im Inneren einer Galaxie ist die Sterndichte zu hoch und Supernovae zu häufig, wodurch Planeten zu viel schädlicher Strahlung ausgesetzt wären. In den äußeren Bereichen könnten dagegen zu wenige schwere Elemente vorhanden sein, die für Gesteinsplaneten und biologische Prozesse wichtig sind. Die GHZ erweitert sich mit der Zeit nach außen.
Zusammenfassung
- Mikroben könnten von kosmischer Strahlung leben statt von Sonnenlicht
- Neue Studie der NYU Abu Dhabi gibt einer Außenseiterthese wissenschaftliches Gewicht
- Radiolyse spaltet Wassermoleküle und erzeugt nutzbare Elektronen für Mikroben
- Saturnmond Enceladus bietet unter seiner Eiskruste beste Voraussetzungen
- Wissenschaftler schlagen neues Konzept der radiolytischen habitablen Zone vor
- Leben könnte in weit mehr Regionen des Alls existieren als bisher angenommen
- Zukünftige Missionen sollten gezielt unterirdische Regionen ansteuern
Siehe auch:
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