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Künstlerische Darstellung des erdgroßen Exoplaneten

Die Farben der Außerirdischen

Gibt es Leben abseits der Erde? Eine der brennendsten Fragen der Astronomie soll bald mit einer neuen Methode beantwortet werden: In den schwachen Lichtstrahlen, die von fernen Planeten reflektiert werden, wird nach den Farben von Mikroorganismen gesucht.

Astrobiologie 23.03.2015

Das Leben ist bunt. Das trifft nicht nur auf tropische Vögel oder die Bewohner von Korallenriffen zu. Auch mikroskopisch kleine Einzeller haben unterschiedlichste Farbpigmente. Ihr Spektrum reicht von zartem Grün über Ockergelb bis hin zu Knallrot – ein Umstand, den man auch bei der Suche nach außerirdischem Leben berücksichtigen sollte, sagt die österreichische Astronomin Lisa Kaltenegger von der US-amerikanischen Cornell-University.

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Sie hat in einer kürzlich erschienenen Studie die Bandbreite der Farben von Kleinstlebewesen auf der Erde systematisch untersucht. Denn simple, einzellige Organismen sind die wahrscheinlichste Variante außerirdischen Lebens. Ob trockene Wüsten, eisige Gletscher oder verkrustete Salzseen - es gibt kaum einen Lebensraum, den die Mikroben nicht besiedeln können.

Sollten sie auch auf fremden Planeten existieren, ließe sich das anhand ihrer Farben erkennen, ist sich die Astronomin sicher. Wäre ein Planet beispielsweise mit Algen bewachsen, würden sie den grünen Teil des Lichts reflektieren. "Das wäre ein Signal, das man auch über Lichtjahre hinweg finden könnte", so Kaltenegger. Zwar wäre ein derart weit entfernter Himmelskörper von der Erde aus gesehen nicht mehr, als ein schwacher Lichtpunkt. "Dieser Lichtpunkt kann aber in seine Farben aufgespaltet werden - das lässt Rückschlüsse auf seine Oberfläche zu. Ist sie von Organismen besiedelt, würde sich das bemerkbar machen", erklärt die Astronomin.

Leben aus extremen Nischen

Ein mit Algen besiedelter Planet, der zum Großteil mit Wasser bedeckt ist, wäre dabei noch das einfachste Szenario – sein Spektrum wäre dem der Erde recht ähnlich. Doch welches Licht würde reflektiert werden, wenn die Zusammensetzung der Organismen völlig anders wäre?

Um das herauszufinden, musste Kaltenegger gemeinsam mit dem Erstautor der Studie, Siddarth Hedge vom Max-Plank Institut für Astronomie in Heidelberg, zunächst eine möglichst vielfältige Sammlung an Mikroorganismen aufbauen. "Wir haben 137 verschiedene Proben genommen - aus verschiedenen Gebieten der Erde, wie Wüsten, Gletscher, also den extremen Nischen auf unserer Erde, und natürlich auch den nicht-extremen, damit wir eine gute Bandbreite haben", beschreibt die Astronomin die erste Phase der Studie.

In den Proben fanden sich Pilze, Algen, Bakterien und die urtümlichen, einzelligen Archeen - Lebensformen, die sehr unterschiedliche Wege in ihrer Evolution eingeschlagen haben. Ob sie auch auf anderen Planeten existieren könnten, lässt sich daraus natürlich nicht schließen, betont Kaltenegger. Da die Proben aber aus vielen verschiedenen Umgebungen stammen, erhöhe sich die Wahrscheinlichkeit, dass eine davon den Bedingungen auf einem fremden Planeten ähnelt.

"Was wir natürlich sehr gerne hätten, wäre Leben unter ganz anderen Bedingungen, wie wir sie hier auf der Erde haben, zu finden. Nur können wir das nicht beobachten, weil wir nicht wissen, wonach wir suchen sollten", so die Forscherin.

Reflexionen in der Lichtkugel

Um die Farbeigenschaften der Einzeller zu untersuchen, mussten sie aus den Proben isoliert und einzeln auf Petrischalen gezüchtet werden. So erhielten die Forscher eine gleichmäßig bewachsene Fläche, an der sie nun testen konnten, welcher Teil des Lichts von ihr reflektiert wird. "Wichtig war dabei, das Licht nicht einfach nur von oben darauf scheinen zu lassen - denn dann ist die Reflexion unterschiedlich, je nachdem in welchem Winkel man sie misst" beschreibt Kaltenegger den Versuchsaufbau.

Die Petrischalen wurden deshalb in einem kugelförmigen Messgerät von allen Seiten bestrahlt. Gleichzeitig wurde das Licht gemessen, das die Organismen zurückwarfen. So konnte Kaltenegger mit Ihren Kollegen einen Katalog erstellen, in dem die Farbspektren aller einhundertsiebenunddreißig Proben festgehalten wurden. Doch dabei soll es nicht bleiben: Durch die standardisierte Messmethode kann jedes Labor, das mit Mikroorganismen arbeitet, den Datensatz erweitern.

Teleskope noch zu schwach

Doch bis die so gewonnenen Daten tatsächlich bei der Suche nach außerirdischem Leben zum Einsatz kommen, könnte es noch eine Weile dauern, räumt Lisa Kaltenegger ein. Denn das Licht, das von den knapp zweitausend bekannten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems bis zur Erde vordringt, ist meist extrem schwach.

Nur die Riesen unter ihnen sind hell genug, um sie gut beobachten zu können - auf ihnen herrschen jedoch meist sehr lebensfeindliche Bedingungen. Kleinere Planeten, die für die Entstehung von Leben geeignet wären, sind selbst mit modernstem Gerät nur schwer zu erkennen.

"Die Teleskope, die wir bis jetzt haben, wie das Hubble, oder das zehn-Meter-Teleskop auf Hawaii, haben nicht genug Oberfläche um so viel Licht einzufangen, dass wir uns die Farben von so einem kleinen Planeten anschauen könnten", so Kaltenegger.

Neben der unzureichenden Technik macht auch der extreme Helligkeitsunterschied zwischen den Planeten und ihren Sonnen den Astronomen zu schaffen. Denn das schwache Schimmern der fremden Welten wird meist von ihren Sternen einfach überstrahlt.

Frage nach Leben im All bald beantwortet?

Lisa Kaltenegger sieht in ihren Ergebnissen dennoch großen Nutzen. Der Katalog der Farbspektren von Mikroorganismen sei wie eine Schablone für die Messungen zukünftiger, leistungsstärkerer Teleskope. Mit ihr könne man erstmals das Licht fremder Planeten gezielt auf eine große Bandbreite an Organismen untersuchen. Die dafür notwendige Technik sei auch bereits in Planung, sagt die Astronomin nicht ohne Vorfreude.

So soll das 40-Meter-Teleskop in Chile bis 2022 fertig gestellt sein, und bereits 2018 wird das James Webb Space Telescope das in die Tage gekommene Hubble Weltraumteleskop ablösen. Auch damit wäre es noch immer extrem schwer, das Licht kleiner Planeten in sein Farbspektrum aufzutrennen.

Doch die Astronomin ist sich sicher, den Einsatz ihres Kataloges noch zu erleben: "Wir leben in einer Zeit, in der es von der Technologie her möglich ist, die Frage nach außerirdischem Leben zu beantworten".

Wolfgang Däuble, Ö1 Wissenschaft

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