Früher dachten wir, die Erde sei eine Wasserwelt. Unser Planet ist zu 70% von Ozeanen bedeckt, so dass er vom Weltraum aus wie eine blaue Kugel mit weißen Wolkenstreifen und kleinen Landstücken aussieht. Tatsächlich ist die Tiefe unserer Ozeane im Vergleich zum Radius der Erde vernachlässigbar. Wasser macht nur fünfundzwanzigtausendstel Prozent der Masse des Planeten aus. Könnten moderne Astronomen feststellen, ob es Wasser auf der Erde gibt, wenn sie das Sonnensystem von irgendwo mit Alpha Centauri aus betrachten?
Jetzt können Wissenschaftler Rückschlüsse auf die Masse der Exoplaneten ziehen und beobachten, wie stark der Planet durch die Gravitationswechselwirkung seinen Stern „schwingt“. Und die Schlussfolgerung über die Größe des Exoplaneten wird daraus gezogen, wie stark es das Licht blockiert, das zwischen dem Stern und dem Teleskop verläuft. Dann wird die Masse durch das Volumen dividiert und eine ungefähre Dichte des Exoplaneten erhalten, aus der sich die Verteilung von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen in seiner Masse ableiten lässt. Mit solchen Methoden ist es leider nicht möglich, das Wasservolumen auf der Erde zu bestimmen! Das heißt, auf unserem Planeten ist das Wasser zu niedrig, um beim Betrachten des Objekts eines anderen Sterns die Erde mit der Welt in Beziehung zu setzen, in der Sie schwimmen oder im Regen nass werden können ...
Die moderne Wissenschaft lässt nur dann den Schluss zu, dass sich Wasser auf dem Exoplaneten befindet, wenn das Wasser mindestens 10% seiner Masse ausmacht. Und 10% sind vierhundertmal mehr als jetzt auf der Erde! Dies ist ein riesiger Ozean, der die gesamte Erdoberfläche vollständig bedecken würde. Es scheint, dass je mehr Wasser - desto besser für die Entstehung des Lebens. Kein Wunder, dass das Motto der Astronomen, die sich der Suche nach außerirdischem Leben verschrieben haben, immer "Look for water!" Lautete. Das uns bekannte Leben ist ohne Wasser nicht möglich, da es genau das Lösungsmittel von Substanzen ist, die lebende Zellen füllen. Wasser ist die chemische Basis der Energieprozesse, die wir Leben nennen. Ihre Einzigartigkeit liegt in diesem Fall darin, dass sie in einem sehr weiten Temperaturbereich flüssig bleibt. Die Frage, ob es eine Chance für das Entstehen von Leben in einer Welt gibt, in der es viel mehr Wasser gibt als bei uns, erscheint auf den ersten Blick paradox.
Aber versuchen wir es herauszufinden. Wissenschaftler der Universität von Arizona führten ein virtuelles Experiment durch, indem sie ein Modell chemischer Prozesse auf einem Exoplaneten bauten, der mit der Erde identisch ist. Der einzige Unterschied zu unserer Welt war ein Überschuss an Wasser: Wissenschaftler haben das Volumen der Ozeane um das Fünffache vergrößert. In diesem Fall gab es kein Land auf der Oberfläche des Planeten und der Prozess der Verwitterung und Auswaschung von Steinen verschwand vollständig. Dies führte dazu, dass der Wassergehalt von Phosphor kritisch abfiel - ein Element, das für das irdische Leben unverzichtbar ist. Und ohne den erforderlichen Phosphorgehalt können weder das für die Lebensenergie verantwortliche Adenosintriphosphorsäuremolekül (ATP) noch die RNA- und DNA-Moleküle existieren. Eine Welt, die vollständig vom Ozean bedeckt ist, ist vielleicht nicht völlig leblos, aber das Leben dort wird sich sicherlich stark vom Leben im Meer unterscheiden. Höchstwahrscheinlich wäre das Leben unter solchen Bedingungen viel weniger dicht und es wäre viel schwieriger, es von einem anderen Sternensystem aus zu finden. Durch den hohen Wasserdruck auf dem Boden können superdichte Formen von Eis entstehen, z. B. Eis-6 und Eis-7 (dies ist eine Art Wassereis). Eine solche Eisschale würde zur Isolierung von Wasser aus harten Gesteinen führen, was den Prozess der chemischen Evolution noch problematischer machen würde. In der Frage nach dem Entstehen und dem Wohlstand des Lebens bedeutet daher „mehr Wasser“ nicht „besser“. Vielleicht sind solche Planeten exotisch und die beschriebenen Probleme sind für den Ursprung des Lebens statistisch nicht signifikant? Es stellt sich heraus, dass Wissenschaftler zu der Annahme neigen, dass es im Universum sogar ähnlichere Wasserwelten gibt als steinige Planeten wie unsere Erde oder den Mars.
Stein und Wasser sind im Sonnensystem ungefähr gleich verteilt, dies ist der Hauptteil des Asteroidengürtels (zwischen Mars und Jupiter) und des Kuipergürtels (jenseits der Neptunbahn). Im bekanntesten - nach dem Solar - Trappist-1-System haben alle 7 Exoplaneten höchstwahrscheinlich deutlich mehr Wasser als die Erde. Objekte, die näher am Stern liegen, bestehen laut Astrophysikern zu etwa 10% aus Eis und flüssigem Wasser. Externe Exoplaneten Trappist-1 - aus Eis ca. 50%. Es scheint, dass alle diese Welten vollständig mit Wasser und Eis bedeckt und mit hoher Wahrscheinlichkeit steril sind.
Leider stellt sich heraus, dass alle Exoplaneten, auf denen moderne Wissenschaftler Wasser nachweisen, wahrscheinlich leblos sind. Aber wenn das Hubble-Teleskop es nicht erlaubt, erdähnliche Welten in Bezug auf Wasservolumen zu erfassen, kann dies vielleicht mit dem James-Webb-Teleskop geschehen? Dieses Wunder der Technologie wird 2020 in die Umlaufbahn gebracht und in der Lage sein, die Atmosphäre von Exoplanetengiganten zu analysieren. Höchstwahrscheinlich wird er diese Frage jedoch nicht beantworten. Die Technik, mit der Wasser aus interstellarer Entfernung auf dem Zwilling der Erde gefunden werden kann, wird erst in der Mitte des 21. Jahrhunderts entwickelt und in der Umlaufbahn erscheinen.
Aber vielleicht sollten wir bisher nicht nach Leben in Wasserwelten suchen? Immerhin gibt es buchstäblich an unserer Seite, in etwa einer halben Milliarde Kilometern, einen riesigen Ozean von Salzwasser. Wir sprechen über Europa - den Satelliten Jupiter, unter dessen Eis eine 100 Kilometer lange Wassersäule liegt. Die Wasserversorgung in Europa ist doppelt oder sogar dreimal so hoch wie die der Erde. Diese Entdeckung, die der Galileo-Apparat machte, war nicht die einzige Entdeckung des Wassers durch die Riesenplaneten des Sonnensystems. Im Jahr 2005 Cassinis Sonde zeichnete Geysire auf, die unter dem Eis des Saturn-Satelliten Enceladus auftauchten. Und nach 10 Jahren flog dieser Apparat sogar durch einen solchen Strahl, nahm Proben und fand dort neben Wasser auch Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff, Methan und Ammoniak. Eine solche Zusammensetzung der Emissionen legt nahe, dass in den Tiefen von Enceladus die hydrothermale Aktivität unter dem Einfluss hoher Temperaturen mit Macht und Hauptsache kocht, Wasser mit festen Gesteinen wechselwirkt und sich in Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt. Wasserstoff für kleine Körper ist ein Marker für chemische Aktivität - er ist das leichteste Element des Periodensystems und verschwindet ohne ständige Bildung schnell und spurlos im Weltraum. Es bedeutet, dass irgendwo in Enceladus ein ständiger Prozess der Wasserstoffbildung stattfindet, daher gibt es eine Energie des Typs, die es ermöglicht, dass prähistorische Mikroorganismen auf der Erde existieren.
Archaea - einzellige Organismen, die keinen Kern haben, nutzen als Energiequellen organische Energie, Ammoniak und Wasserstoff. Einige Archaeen emittieren Methan, das für Wissenschaftler einer der möglichen Marker für das Leben auf den Planeten ist. Solche Mikroorganismen, Methanogene, existieren auf der Erde in Abwesenheit von Sonnenlicht unter extremen Bedingungen, die nicht besser sind als die kosmischen. Wenn Methanogene auf der Erde in das Ökosystem der seltsamsten Lebewesen unserer Natur eingebettet sind - Röhrenwürmer - warum nicht mit fremden Organismen von Enceladus oder Europa koexistieren? Auf unserem eigenen Planeten gibt es erstaunliche Orte, an denen das Leben bei einer Temperatur von 500 Grad und einem Druck von 200 Atmosphären existiert. Darüber hinaus existieren die Ökosysteme der „schwarzen Raucher“ ohne Sonnenlicht - die Hauptenergiequelle für das Leben auf unserem Planeten. Solche Bedingungen ähneln denen, die unter dem Eis der Monde von Saturn und Jupiter existieren können. Trotzdem sind Wissenschaftler sehr vorsichtig in Bezug auf die Möglichkeit der Existenz komplexer Lebensformen in diesen Wasserwelten. Seth Shostak, Direktor des SETI-Forschungszentrums, sagt, dass für mehrzellige Lebensformen Energie unter dem Eis Europas und Enceladus wahrscheinlich nicht ausreicht. Das Leben hätte sich dort seit mehr als 4 Milliarden Jahren entwickeln können, aber es ist unwahrscheinlich, dass wir dort jemals einen Thunfisch oder ein anderes Lebewesen treffen werden, dessen Leben so viel Nahrung erfordert wie Fische vom Planeten Erde. Aber selbst die Entdeckung von Bakterien wäre ein Durchbruch für die irdische Wissenschaft. Die Astronomie allein scheint jedoch nicht ausreichend zu sein, um die Frage zu beantworten, ob sich auf den Satelliten der Riesenplaneten Bakterien befinden. Der einzige Ausweg ist, zu Jupiter und Saturn zu fliegen und sofort zu verstehen. Es scheint, dass die eindeutige Antwort auf die Frage der Existenz von Leben auf anderen Planeten und Satelliten des Sonnensystems und auf Exoplaneten erst in der Mitte des 21. Jahrhunderts eintrifft.
Also, was können wir heute sicher sagen? Die Entdeckung großer Wassermengen im Sonnensystem außerhalb der Erde veränderte das Denkmuster der Exobiologen erheblich. Vor den Missionen zu Jupiter und Saturn gingen die Wissenschaftler davon aus, dass alle Satelliten dem Mond und Phobos ähnlich sein würden - Steine, Staub und trockene Wüste. Flüssiges Wasser in Mengen, die den Ozean der Erde überschreiten, ist ein Geschenk für Enthusiasten, die außerirdisches Leben suchen. Wenn wir so viel Wasser an unserer Seite haben, sollte es in anderen Sternensystemen nicht weniger sein. Dank der Entdeckungen, die das Hubble-Teleskop gemacht haben, wissen wir, dass ein Stern ohne Planeten ein seltenes Phänomen ist. Fast jeder hat sein eigenes Planetensystem. Das erste Element im Universum ist Wasserstoff, das dritthäufigste ist Sauerstoff. Es ist logisch, dass ihre Vereinigung, Wasser, in jeder Galaxie sehr weit verbreitet sein sollte. In der Tat finden Astronomen jetzt Wasser nicht nur auf Planeten, sondern auch in interstellaren Wolken und protoplanetaren Scheiben. Wasser im Weltraum gibt es zuhauf. Wenn wir uns den Nachthimmel ansehen, kann man daher behaupten, dass fast jeder Stern seine eigene Wasserwelt hat.
