Im Jahr 1995 entdeckte ein Wissenschaftlerpaar einen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist. Seit dieser Entdeckung – die den Wissenschaftlern einen Teil des Nobelpreises für Physik 2019 einbrachte – haben Forscher mehr als 4.000 Exoplaneten entdeckt, darunter einige erdähnliche Planeten, die das Potenzial haben, Leben zu beherbergen.
Um festzustellen, ob Planeten Leben beherbergen, müssen die Wissenschaftler jedoch zunächst feststellen, welche Merkmale darauf hindeuten, dass Leben vorhanden ist (oder war).
Im letzten Jahrzehnt haben Astronomen große Anstrengungen unternommen, um Spuren einfacher Lebensformen – sogenannte „Biosignaturen“ – zu finden, die anderswo im Universum existieren könnten. Was aber, wenn ein fremder Planet intelligentes Leben beherbergt, das eine technologische Zivilisation aufgebaut hat? Könnte es „Technosignaturen“ geben, die eine Zivilisation auf einer anderen Welt erzeugen würde und die von der Erde aus gesehen werden könnten? Und könnten diese Technosignaturen sogar leichter zu erkennen sein als Biosignaturen?
Adam Frank, Professor für Physik und Astronomie an der University of Rochester, hat von der NASA ein Stipendium erhalten, das es ihm ermöglichen wird, diese Fragen zu beantworten. Mit dem Zuschuss wird seine Untersuchung von Technosignaturen finanziert, d. h. von nachweisbaren Anzeichen früherer oder gegenwärtiger Technologien, die auf anderen Planeten eingesetzt werden. Dies ist das erste NASA-Stipendium für Technosignaturen, das nicht aus dem Funkbereich stammt, und stellt eine aufregende neue Richtung für die Suche nach extraterrestrischer Intelligenz (SETI) dar. Der Zuschuss ermöglicht es Frank, zusammen mit seinen Mitarbeitern Jacob-Haqq Misra von der internationalen gemeinnützigen Organisation Blue Marble Space, Manasvi Lingam vom Florida Institute of Technology, Avi Loeb von der Harvard University und Jason Wright von der Pennsylvania State University, die ersten Einträge in einer Online-Bibliothek für Technosignaturen zu erstellen.
„SETI stand schon immer vor der Herausforderung, herauszufinden, wo man suchen soll“, sagt Frank. „Auf welche Sterne richtet man sein Teleskop und sucht nach Signalen? Jetzt wissen wir, wo wir suchen müssen. Wir haben Tausende von Exoplaneten, einschließlich Planeten in der bewohnbaren Zone, auf denen sich Leben bilden kann. Das Spiel hat sich geändert.“
Auch die Art der Suche hat sich geändert. Eine Zivilisation muss von Natur aus einen Weg finden, um Energie zu erzeugen, und, so Frank, „es gibt nur so viele Energieformen im Universum. Außerirdische sind keine Zauberei.“
Auch wenn das Leben viele Formen annehmen kann, wird es immer auf denselben physikalischen und chemischen Prinzipien beruhen, die dem Universum zugrunde liegen. Der gleiche Zusammenhang gilt für den Aufbau einer Zivilisation: Jede Technologie, die eine außerirdische Zivilisation verwendet, wird auf Physik und Chemie beruhen. Das bedeutet, dass Forscher das, was sie in erdgebundenen Labors gelernt haben, nutzen können, um ihre Überlegungen darüber anzustellen, was anderswo im Universum geschehen sein könnte.
„Meine Hoffnung ist, dass wir mit Hilfe dieses Zuschusses neue Wege finden werden, um Anzeichen für außerirdische technologische Zivilisationen zu untersuchen, die unserer eigenen ähnlich oder viel weiter fortgeschritten sind“, sagt Loeb, der Frank B. Baird, Jr, Professor für Naturwissenschaften in Harvard.
Die Forscher werden das Projekt mit der Untersuchung von zwei möglichen Technosignaturen beginnen, die auf technologische Aktivitäten auf einem anderen Planeten hinweisen könnten:
- Solarzellen. Sterne sind einer der stärksten Energieerzeuger im Universum. Auf der Erde nutzen wir die Energie unseres Sterns, der Sonne, also wäre es für andere Zivilisationen ganz natürlich, Sonnenenergie zu nutzen“, sagt Frank. Wenn eine Zivilisation viele Sonnenkollektoren verwendet, würde das Licht, das vom Planeten reflektiert wird, eine bestimmte spektrale Signatur aufweisen – eine Messung der Wellenlängen des Lichts, die reflektiert oder absorbiert werden -, die auf das Vorhandensein dieser Sonnenkollektoren hinweist. Die Forscher werden die spektralen Signaturen großflächiger planetarer Sonnenenergiekollektoren bestimmen.
- Verunreinigungen. „Wir haben einen langen Weg zurückgelegt, um zu verstehen, wie wir anhand der Gase in den Atmosphären anderer Welten Leben nachweisen können“, sagt Wright, Professor für Astronomie und Astrophysik an der Penn State. Auf der Erde können wir Chemikalien in unserer Atmosphäre anhand des Lichts, das sie absorbieren, nachweisen. Einige Beispiele für diese Chemikalien sind Methan, Sauerstoff und künstliche Gase wie die Chlorfluorkohlenwasserstoffe (FCKW), die wir früher als Kühlmittel verwendet haben. Biosignaturstudien konzentrieren sich auf Chemikalien wie Methan, die einfaches Leben produziert. Frank und seine Kollegen werden die Signaturen von Chemikalien wie FCKW katalogisieren, die auf das Vorhandensein einer industriellen Zivilisation hinweisen.
Die Informationen werden in einer Online-Bibliothek von Technosignaturen gesammelt, die Astrophysiker bei der Datenerfassung als Vergleichsinstrument nutzen können.
„Unsere Aufgabe ist es, zu sagen: ‚In diesem Wellenlängenband könnte man bestimmte Arten von Schadstoffen sehen, in diesem Wellenlängenband würde man Sonnenlicht sehen, das von Sonnenkollektoren reflektiert wird'“, sagt Frank. „Auf diese Weise wissen Astronomen, die einen fernen Exoplaneten beobachten, wo und wonach sie suchen müssen, wenn sie nach Technosignaturen suchen.“
Die Arbeit ist eine Fortsetzung von Franks früherer Forschung über theoretische Astrophysik und SETI, einschließlich der Entwicklung eines mathematischen Modells, um zu veranschaulichen, wie sich eine technologisch fortgeschrittene Bevölkerung und ihr Planet gemeinsam entwickeln oder zusammenbrechen könnten; der Klassifizierung hypothetischer „Exo-Zivilisationen“ auf der Grundlage ihrer Fähigkeit, Energie zu nutzen, und eines Gedankenexperiments, das die Frage stellt, ob eine frühere, längst ausgestorbene technologische Zivilisation auf der Erde heute noch nachweisbar wäre.
Zur Verfügung gestellt von der University of Rochester