Lebensfreundliche Wasserstoff-Welten? - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Lebensfreundliche Wasserstoff-Welten?

Offenbar könnten auch Exoplaneten mit Wasserstoff-Atmosphären Leben beherbergen. (Bild: Elen11/iStock)

Gibt es da draußen irgendwo Leben? Bei der Fahndung nach Spuren von außerirdischen Organismen sollten Astronomen auch Exoplaneten mit wasserstoffreichen Atmosphären ins Visier nehmen, verdeutlicht nun eine experimentelle Studie. Demnach ist für einige irdische Mikroben Wasserstoff statt Luft kein Problem: Sie gedeihen sogar bei einer reinen H2-Atmosphäre. Somit könnte es auch in fernen Wasserstoff-Welten ähnliche Lebensformen geben, wie wir sie von der Erde kennen.

Die Planetenjäger waren in den letzten Jahren sehr erfolgreich – mittlerweile ist klar: Im Universum wimmelt es von Himmelskörpern, die um ferne Sterne kreisen. Eine der spannendsten Fragen ist es nun, ob es belebte Welten unter ihnen gibt. Bei einigen Exoplaneten zeichnet sich bereits ab, dass es sich um Gesteinsplaneten von erdähnlicher Größe handelt, die ihren Stern in Entfernungen umrunden, die lebensfreundliche Bedingungen ermöglichen könnten. Die neue Herausforderung ist es nun, konkrete Hinweise auf die Existenz von Organismen zu gewinnen. Möglich erscheint dies durch die Analyse der Atmosphären der Exoplaneten.

Atmosphärische Hinweise auf Leben

Einen buchstäblichen Durchblick erhoffen sich Astronomen dabei vom James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, dessen Start für das Jahr 2021 geplant ist. Es könnte Licht erfassen, das durch die Atmosphären der Planeten schimmert, wenn sie vor ihrem Zentralstern vorbeiziehen. Spektralanalysen könnten dann Informationen über das Vorhandensein bestimmter Elemente und Moleküle in der Atmosphäre liefern. Einige besitzen dann vielleicht Atmosphären, deren chemische Zusammensetzung derjenigen unserer Erde ähnelt. Doch wie die Forscher um Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge berichten, sind auch Atmosphären denkbar, die reich an Wasserstoff sind. Sie könnten sich sogar besonders gut durchleuchten lassen, denn durch die geringe Molekülmasse von H2 könnten diese Gashüllen besonders weit ins All hinaus reichen.

Doch wären solche Wasserstoff-Welten für die Suche nach außerirdischen Lebensformen überhaupt relevant? Seager und ihre Kollegen sind in diesem Zusammenhang nun erstmals gezielt der Frage nachgegangen, inwieweit irdische Lebewesen in der Lage wären, mit einer Wasserstoff-Atmosphäre zurechtzukommen. Wie sie betonen, war bereits klar, dass Wasserstoff nicht prinzipiell toxisch auf Lebewesen wirkt. Doch welche Wirkungen hohe Konzentrationen des Gases haben, war bisher weitgehend unbekannt.

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Viel Wasserstoff scheint kein Problem zu sein

Die Forscher stellten bei ihren Versuchen sogar gleich das Maximum ein: Sie untersuchten, wie sich Laborkulturen von Escherichia-coli-Bakterien und von Hefen bei einer 100-prozentigen Wasserstoff-Atmosphäre entwickeln. Der Sauerstoffmangel ist dabei kein entscheidender Faktor, denn beide Organismen kommen bekanntermaßen auch ohne dieses Gas aus: Wie viele andere Mikroben können E. coli-Bakterien und Hefen bei Sauerstoffmangel auf alternative Stoffwechselwege umschalten, um Energie zu gewinnen. Das Interessante bei der Hefe ist in diesem Zusammenhang, dass es sich im Gegensatz zu den Bakterien um eine vergleichsweise hochentwickelte zelluläre Lebensform handelt – um einen eukaryotischen Organismus.

Die Versuche zeigten: Die E. coli– und auch die Hefekulturen wuchsen problemlos in Nährmedium, das einer reinen Wasserstoffatmosphäre ausgesetzt war. Die Raten waren nur etwas geringer als bei Luft: E. coli vermehrte sich etwa zweimal langsamer, während sich die Hefe etwa um 2,5 Größenordnungen verzögert entwickelte. Diesen Effekt führen die Wissenschaftler aber nur auf den weniger effektiven Stoffwechsel dieser Mikroorganismen unter anaeroben Bedingungen zurück. „Wir haben nun erstmals klar bestätigt, dass sogar irdische Organismen in wasserstoffreichen Atmosphären überleben können“, resümiert Seager.

Vor dem Hintergrund, dass Wasserstoff nicht giftig ist, mögen die Ergebnisse nicht wirklich überraschend erscheinen, räumen die Forscher ein. Doch manchmal ist es ihnen zufolge eben wichtig, etwas deutlich klarzustellen: „Es ist nicht so, dass wir die Kulturgefäße mit einem Giftgas gefüllt hätten“, betont Seager. „Aber sehen heißt glauben“, so die Wissenschaftlerin. „Ich denke, dass vielen Astronomen nicht in den Sinn gekommen wäre, dass es Leben in Wasserstoff-Atmosphären geben könnte. Unsere Ergebnisse verdeutlichen nun aber, dass auch diese Art von Planeten bei der zukünftigen Suche nach außerirdischem Leben ins Visier rücken sollten“, so Seager.

Quelle: Massachusetts Institute of Technology, Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-020-1069-4

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