Viel Wasser ist schlecht fürs Leben
Ozeanplaneten weniger lebensfreundlich als vermutet.
Ozeanplaneten sind eine spezielle Klasse von Planeten, die sich dadurch auszeichnen, dass sie – im Gegensatz zur Erde – von einem tiefen globalen Ozean dominiert sind. Sie kommen zwar nicht in unserem Sonnensystem, aber möglicherweise in den Planetensystemen um andere Sterne vor. Ein Team des Center for Space and Habitability in Bern und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Berlin hat nun die Lebensfreundlichkeit von Ozeanplaneten untersucht – und kommt zu dem Schluss, dass diese geringer ist, als bislang angenommen.
Abb.: Künstlerische Darstellung eines von Ozeanen bedeckten Exoplaneten. (Bild: NASA)
„Die habitable Zone ist der Bereich um einen Stern, in der ein erdähnlicher Planet über einen längeren Zeitraum flüssiges Wasser auf der Oberfläche besitzen kann“, erläutert Daniel Kitzmann vom CSH. „Auf den ersten Blick bieten Ozeanplaneten also sehr lebensfreundliche Bedingungen, da ihre Oberfläche vollständig mit Wasser bedeckt ist.“ Das Vorhandensein von flüssigem Wasser sei nämlich eine zentrale Voraussetzung für die Entstehung und Entwicklung von Leben, wie wir es kennen. Allerdings hat diese große Wassermenge auch einen stark negativen Einfluss auf das Klima eines Ozeanplaneten, wie die Forscher herausfanden.
Bedeckt viel Wasser den Planeten, steigt der Druck am Grund des Ozeans so stark an, dass das Wasser dort in Form von exotischem Hochdruckeis – Eis VII und Eis VI – vorkommt. Es hat eine derart hohe Dichte, dass es sich auf dem Meeresboden ablagert. Dort bildet es eine Barriere zwischen dem Gestein auf dem Meeresgrund und dem Wasser darüber – und unterbindet so den Austausch von Kohlendioxid zwischen dem planetaren Gesteinsmantel und dem Ozean.
Der atmosphärische Gehalt von Kohlendioxid übt einen großen Einfluss auf die Oberflächentemperatur eines Planeten aus und ist somit ein entscheidender Faktor für dessen Lebensfreundlichkeit. In ihrer Studie konzentrierten sich die Forscher daher auf den Austausch von Kohlendioxid zwischen dem Ozean und der Atmosphäre. Im Gegensatz zum gesteinsbasierten Carbonat-Silikat-Zyklus, der auf der Erde den Kohlendioxid -Gehalt der Atmosphäre reguliert und das Klima langfristig stabilisiert, hat der rein wasserbasierte Kohlendioxid -Zyklus auf einem Ozeanplaneten einen destabilisierenden Einfluss.
Der wasserbasierte Kohlendioxid -Zyklus ist wesentlich bestimmt durch die Löslichkeit von Kohlendioxid im Wasser, das heißt durch die Aufnahme oder Abgabe von atmosphärischem Kohlendioxid durch den Ozean. Dieser Prozess ist stark temperaturabhängig: Bei einer Abkühlung der Atmosphäre und des Ozeans – etwa aufgrund einer Verringerung der Sonnenaktivität – nimmt das Wasser wesentlich mehr Kohlendioxid auf und entzieht der Atmosphäre damit dieses wichtige Treibhausgas, was sie wiederum weiter abkühlen lässt. Erwärmen sich die Atmosphäre und der Ozean hingegen, wird zunehmend das im Ozean gebundene Kohlendioxid freigesetzt. Das verstärkt den atmosphärischen Treibhauseffekt und damit die Erwärmung.
Dieser destabilisierende Kohlendioxid -Zyklus führt zu einer wesentlich kleineren habitablen Zone als ursprünglich vermutet. Obwohl ein Ozeanplanet also im Prinzip das für Leben benötigte Wasser in großen Mengen zur Verfügung habe, so die Forscher, führe gerade dieses dazu, dass die Wahrscheinlichkeit, dort Leben zu finden, kleiner sei als für erdähnliche Planeten. „Zu viel Wasser ist also schlecht fürs Leben“, fasst Kitzmann zusammen.
UB / RK
