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Eine neue Studie erhöht die Wahrscheinlichkeit, erdähnliche Exoplaneten mit flüssigem Wasser zu finden, das für das Leben notwendig ist. Trotz der eisigen Bedingungen an der Oberfläche kann die geologische Hitze die Verflüssigung von Wasser unter der Oberfläche ermöglichen, insbesondere auf Planeten, die gewöhnliche M-Zwergsterne umkreisen. Die Forschung geht davon aus, dass fast 100-mal mehr Planeten flüssiges Wasser beherbergen könnten als bisher angenommen, was die Chancen, außerirdisches Leben zu entdecken, erheblich erhöht.
Neue Forschungsergebnisse, die auf der Geochemie-Konferenz von Goldschmidt vorgestellt wurden, deuten darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit, erdähnliche Exoplaneten mit flüssigem Wasser zu finden, die für das Leben lebenswichtig sind, deutlich höher ist als bisher angenommen.
Eine neue Analyse zeigt, dass es wahrscheinlich viel mehr erdähnliche Exoplaneten mit flüssigem Wasser gibt als bisher angenommen, was die Chance, Leben zu finden, deutlich erhöht. Die Arbeit kommt zu dem Ergebnis, dass viele Sterne unter der Planetenoberfläche geologische Bedingungen aufweisen, die für flüssiges Wasser geeignet sind, selbst wenn die Bedingungen für die Existenz von flüssigem Wasser auf der Oberfläche eines Planeten nicht ideal sind.
Der leitende Forscher Dr. stellte die Arbeit auf der Goldschmidt-Geochemiekonferenz in Lyon vor. Lujendra Ojha (Rutgers University, New Jersey, USA) sagte: „Wir wissen, dass die Anwesenheit von flüssigem Wasser lebenswichtig ist. Unsere Arbeit zeigt, dass dieses Wasser an Orten zu finden ist, an die wir nicht viel gedacht hatten. Dadurch erhöhen sich die Chancen deutlich, Umgebungen zu finden, in denen sich theoretisch Leben entwickeln könnte.“
Illustration des Inneren des Saturnmondes Enceladus mit einem globalen Ozean aus flüssigem Wasser zwischen seinem felsigen Kern und der eisigen Kruste. Die hier gezeigten Schichtdicken sind nicht maßstabsgetreu. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Die Forscher fanden heraus, dass selbst wenn die Oberfläche eines Planeten gefroren ist, es im Wesentlichen zwei Möglichkeiten gibt, genug Wärme zu erzeugen, damit sich Wasser im Untergrund verflüssigen kann.
Lujendra Ojha sagte: „Als Erdlinge haben wir im Moment Glück, denn wir haben genau die richtige Menge an Treibhausgasen in unserer Atmosphäre, um flüssiges Wasser an der Oberfläche stabil zu machen.“ Würde die Erde jedoch ihre Treibhausgase verlieren, läge die durchschnittliche globale Oberflächentemperatur bei etwa -18 Grad[{” attribute=””>Celsius, and most surface liquid water would completely freeze. A few billion years ago, this actually happened on our planet, and surface liquid water completely froze. However, this doesn’t mean that water was completely solid everywhere. For example, heat from radioactivity deep in the Earth can warm water enough to keep it liquid. Even today, we see this happening in places like Antarctica and the Canadian Arctic, where despite the frigid temperature, there are large underground lakes of liquid water, sustained by the heat generated from radioactivity. There is even some evidence to suggest that this might be even happening currently in the south pole of Mars.”
Dr. Ojha continued “Some of the moons you find in the solar system (for example, Europa or Enceladus) have substantial underground liquid water, even though their surfaces are completely frozen. This is because their interior is continually churned by the gravitational effects of the large planets they orbit, such as Saturn and Jupiter. This is similar to the effect of our Moon on tides, but much stronger. This makes the moons of Jupiter and Saturn prime candidates for finding life in our Solar System and many future missions have been planned to explore these bodies.”
Artist’s impression of a frozen world with a sub-surface ocean. Credit: Lujendra Ojha
The analysis looked at the planets found around the most common type of stars – suns called M-dwarfs. These are small stars, which are much colder than our Sun. 70% of stars in our galaxy are M-dwarfs and most rocky and Earth-like exoplanets found to date orbit M-dwarfs.
“We modeled the feasibility of generating and sustaining liquid water on exoplanets orbiting M-dwarfs by only considering the heat generated by the planet. We found that when one considers the possibility of liquid water generated by radioactivity, it is likely that a high percentage of these exoplanets can have sufficient heat to sustain liquid water– many more than we had thought.
Before we started to consider this sub-surface water, it was estimated that around 1 rocky planet every 100 stars would have liquid water. The new model shows that if the conditions are right, this could approach 1 planet per star. So we are a hundred times more likely to find liquid water than we thought. There are around 100 billion stars in the Milky Way Galaxy. That represents really good odds for the origin of life elsewhere in the universe.”
The earliest mission to an “ice world” type moon will be NASA’s Europa Clipper due to launch in 2024 and to arrive at Jupiter’s moon Europa in 2030.
Commenting, Prof. Abel Méndez, (Director of the Planetary Habitability Laboratory, University of Puerto Rico at Arecibo) said: “The prospect of oceans hidden under ice sheets expands our galaxy’s potential for more habitable worlds. The major challenge is to devise ways to detect these habitats by future telescopes.”
Professor Méndez was not involved in this work, this is an independent comment.
The work on which the presentation is based was recently published in the peer-reviewed journal Nature Communications.
References:
“Liquid water on cold exo-Earths via basal melting of ice sheets” by Lujendra Ojha, Bryce Troncone, Jacob Buffo, Baptiste Journaux and George McDonald, 6 December 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-35187-4
“Habitability and sub glacial liquid water on planets of M-dwarf stars” by Amri Wandel, 14 April 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-37487-9
See also the linked commentary at https://www.nature.com/articles/s41467-023-37487-9
The Goldschmidt Conference is the world’s main geochemistry conference. It is a joint congress of the European Association of Geochemistry and the Geochemical Society (US). It takes place in Lyon, France, from 9-14 July. Almost 5000 delegates are expected to attend.
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