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Astronomie+Physik

Biosignaturen für die Suche nach Leben im All

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Das vom Blatt reflektierte polarisierte Licht enthält einen Fingerabdruck der Biopigmente des Blatts. Mit einem Polarisationsfilter, hier als Brille dargestellt, sind diese Biosignaturen nachweisbar. Grafik: Svetlana Berdyugina
Es wimmelt – Planetenjäger stöbern immer mehr ferne Welten auf. Doch eine spannende Frage lässt sich bisher nicht beantworten: Trägt einer dieser Exoplaneten Leben so wie wir es kennen? Nun berichtet ein internationales Forscherteam von einer Strategie, wie man dies herausfinden könnte: Sie haben charakteristische Merkmale im reflektierten Licht von pflanzlichen Pigmenten entdeckt, die sich als Biosignaturen zum Nachweis eignen. Ihnen zufolge könnte man sie nutzen, um im reflektierten Licht von Exoplaneten nach Zeichen des Lebens zu suchen.

Pigmente sind Substanzen, die bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichts absorbieren und reflektieren. Dadurch erscheinen sie uns farbig. So absorbieren beispielsweise die Chlorophyll-Pigmente von Pflanzenblättern blaues bis rotes Licht, sie reflektieren dagegen einen Teil des grünen Lichts im sichtbaren Bereich und erscheinen uns deshalb grün. Die sogenannten Carotinoide der Pflanzen absorbieren hingegen blaue und rote Lichtanteile, reflektieren dafür aber gelbes Licht und sind deshalb typischerweise rot, orange oder gelb.

Biopigmente polarisieren das Licht charakteristisch

Die Forscher um Svetlana Berdyugina von der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg haben nun weitere optische Aspekte dieser Pigmente aufgedeckt. Sie betreffen ihre Polarisationseigenschaften – sie geben reflektiertem Licht eine bestimmte Schwingungsrichtung. Jedes Biopigment von Pflanzen hinterlässt gleichsam seinen Fingerabdruck im polarisierten Licht, erklären die Forscher. Durch Polarisationsfilter, die ähnlich wie eine Polaroid-Sonnenbrille oder eine 3D-Kinobrille funktionieren, konnten die Forscher dies nachweisen. Sie fanden heraus, dass sich die Polarisationseigenschaften von pflanzlichen Pigmenten klar von denen unterscheiden, die durch unbelebtes Materials wie Gestein hervorgerufen werden.

Mit diesem Wissen könnte man ihnen zufolge nun Leben auf fernen Planeten aufstöbern – gesetzt den Fall, es gibt dort Organismen, die unseren Pflanzen ähneln. Da die Fotosynthese aber ein so grundlegendes Erfolgskonzept des irdischen Lebens darstellt, sei die Wahrscheinlichkeit groß, dass auch Alien-Lebensformen vergleichbares hervorgebracht haben, sagen die Forscher.

Das Alpha-Centauri-System im Visier

„Diese Technik könnte der Schlüssel dazu sein, in dem der Sonne nächstgelegenen Planetensystem Alpha Centauri nach Leben zu suchen“, sagt Berdyugina. Vor allem der Stern Alpha Centauri B ist der Astrophysikerin zufolge aufgrund seiner günstigen Entfernung von der Erde für die Suche mit Teleskopen optimal. Bislang ist allerdings noch kein Planet in der sogenannten habitablen Zone von Alpha Centauri B entdeckt worden. Es handelt sich dabei um denjenigen Abstandsbereich vom Zentralgestirn, in dem ein Planet flüssiges Wasser dauerhaft als Voraussetzung für erdähnliches Leben besitzen kann.

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Dennoch könne man mit der Suche bereits beginnen, meinen die Forscher: „Sogar schon bevor ein solcher Planet gefunden wird, können wir mithilfe des Polarisierungsverfahrens nach Biosignaturen suchen, die auf Leben hindeuten“, sagt Berdyugina. Wenn eines Tages leistungsfähigere Teleskope zur Verfügung stehen, könnte man ihr zufolge die Suche dann auf entferntere Planetensysteme ausweiten. Bis dahin möchte das Team nun im Licht des Alpha-Centauri-Systems nach photosynthetischen Fingerabdrücken suchen.

Quellen

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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