Gibt es eine zweite Erde irgendwo in einem unserer benachbarten Sternsysteme? Um diese Frage zu beantworten, müssten Astronomen erdgroße Exoplaneten direkt beobachten. Nur so könnten sie Licht analysieren, das durch die Atmosphäre eines solchen Planeten gefallen ist. Doch das ist extrem schwierig.

Astronomen haben in den vergangenen 30 Jahren über 4.000 extrasolare Planeten entdeckt, also solche Himmelskörper, die sich um einen anderen Stern als unsere Sonne drehen. Die meisten der gefundenen Exoplaneten sind sogenannte heiße Jupiter, also Gasriesen, die ihren Stern in sehr engem Abstand umkreisen, etwa so wie der Merkur die Sonne oder noch näher. Dass diese Planetenklasse so dominant ist in den Beobachtungen hat einen einfachen Grund: Sie ist am einfachsten mit der sogenannten Transitmethode aufspürbar. Dabei wird der Planet nur indirekt beobachtet, nämlich als Schatten, den er vor seinem Stern erzeugt.

Die Forscher um Ben Mazin von der Universität Santa Barbara haben den Photonensensor MID entwickelt, der die Suche nach einer zweiten Erde vorantreiben soll. Bildrechte: Ben Mazin

"Durch diese Verzerrung bei der Beobachtung kennen wir bislang nur wenige Beispiele für erdähnliche Planeten", sagt Ben Mazin, Leiter einer Forschungsgruppe an der Universität in Santa Barbara im US-Staat Kalifornien.

Planeten wie die Erde umkreisen ihren Stern in einem viel größeren Abstand und sind viel kleiner. Sie sind allerdings die wahrscheinlichsten Orte, wenn es darum geht, außerirdisches Leben zu finden. Auf ihnen sind die Temperaturen in dem Bereich, in dem Wasser in flüssigem Zustand vorkommt. Außerdem ist die Schwerkraft nicht so stark, dass sie komplexe biologische Strukturen erdrücken würde.

Um solche Planeten systematisch aufzuspüren, müssten Astronomen sie direkt beobachten. Dafür müssten sie das von den kleinen Felsenplaneten reflektierte Licht direkt mit den Teleskopen einfangen. Das könnten sie dann in seine Bestandteile zerlegen und so herausfinden, von welchen Stoffen die Lichtteilchen reflektiert worden sind. Auf diese Weise hoffen Wissenschaftler, sogenannte Biosignaturen in den Atmosphären beobachten zu können. Das sind beispielsweise Gase, die auf Lebewesen hindeuten, die Photosynthese betreiben.

Das Subaru-Teleskop wird vom japanischen Nationalobservatorium betrieben. Bildrechte: imago/Kyodo News

Die größte technische Schwierigkeit ist, dass die Sterne viel heller leuchten, als das von kleinen Planeten reflektierte Licht. Zudem ist von der Erde aus gesehen der Abstand zwischen dem Planeten und seinem Stern winzig. Obendrein wirbelt unsere eigene Atmosphäre das Licht durcheinander. Deshalb entwickelt die Forschungsgruppe von Ben Mazin in Santa Barbara neue Instrumente wie Sensoren, die empfindlich genug sind, um das Licht erdähnlicher Planeten im Umfeld von massearmen Sternen in der Nähe des Sonnensystems einzufangen und analysierbar zu machen.

Aktuell haben Mazin und sein Team den supraleitenden Photonensensor MKID vorgestellt. Er wurde bereite im 8-Meter-Teleskop Subaru auf Hawaii eingebaut. Im nächsten Schritt entwickeln die Wissenschaftler die passenden Computerprogramme, um die durch den Sensor gewonnenen Daten verarbeiten zu können. Und so bekommen wir vielleicht in absehbarer Zeit eine mögliche Antwort auf die Frage: Gibt es da draußen irgendwo Leben?

ens