Vor 2,4 Milliarden Jahren atmete ein als Great Oxidation Event bekanntes Phänomen ein wenig bekanntes Gas namens Sauerstoff in die Erdatmosphäre und brachte Leben in die Welt. Obwohl wir Erdlinge ohne ihn nicht sehr lange überleben würden, bedeutet das nicht unbedingt, dass Sauerstoff das universelle Gas ist, das benötigt wird, um anderswo Leben zu signalisieren.
Jetzt haben Forscher ein neues gasförmiges Rezept identifiziert, das Wissenschaftlern helfen könnte, besser nach Leben auf Exoplaneten außerhalb unseres Sonnensystems zu suchen.
Die Forscher der University of Washington, die ihre Ergebnisse in Science Advances veröffentlichten, blickten auf die lange Geschichte der Erde zurück und suchten nach Zeiten, in denen die Atmosphäre unseres Planeten eine Mischung aus Gasen enthielt, die aus dem Gleichgewicht geraten waren, aber irgendeine Form von Leben existierte.
„Wenn Sie ein Außerirdischer wären, der die Erde von einem fernen Stern aus betrachtet, wäre es aufgrund großer Mengen an atmosphärischem Sauerstoff sehr offensichtlich, dass die moderne Erde Leben beherbergt“, sagt Joshua Krissansen-Totton, korrespondierender Autor der Studie und Doktorand von Earth and Weltraumwissenschaften an der University of Washington, erklärte Alphr. „Um dies zu untersuchen, haben wir die bestmögliche Schätzung der Zusammensetzung der Erdatmosphäre zu verschiedenen Zeiten ihrer Geschichte vorgenommen und berechnet, ob diese Atmosphäre aus dem chemischen Gleichgewicht geraten ist. Eine Atmosphäre befindet sich im chemischen Gleichgewicht, wenn alle ihre Gase vollständig umgesetzt sind, um einen stationären Zustand zu erreichen, in dem ohne Zufuhr von Energie keine weiteren chemischen Reaktionen mehr möglich sind.“
Sie fanden heraus, dass der größte Beitrag zum frühen Ungleichgewicht der Erde eine Mischung aus Gasen war, darunter Methan, Kohlendioxid, Stickstoff und flüssiges Wasser, ohne Kohlenmonoxid. Diese Gase können nicht über längere Zeit nebeneinander existieren, da das Methan immer zerstört werden sollte. In der Frühgeschichte der Erde wurde das Methangas jedoch immer wieder durch Leben ergänzt.
Die Forscher fanden heraus, dass es äußerst schwierig war, große Mengen Methan auf einem felsigen Planeten zu produzieren, ohne dass es dort Leben gibt, um es wieder aufzufüllen. Wenn Methan und Kohlendioxid gemeinsam gefunden werden, liegt ein chemisches Ungleichgewicht vor, das Leben signalisiert. Ein weiterer Indikator ist das auffällige Fehlen von Kohlenmonoxid, das sich ihrer Meinung nach in der Atmosphäre eines Planeten, der Heimat des Lebens ist, tendenziell nicht ansammelt. Finden Sie genau dieses Rezept und wir finden vielleicht Leben auf anderen Planeten.
In der ersten Hälfte der Zeitlinie der Erde gab es trotz der Anwesenheit von Leben praktisch keinen Sauerstoff in der Atmosphäre unseres Planeten. Selbst dann wurde der heutige Sauerstoffgehalt erst im letzten Achtel der Geschichte unseres Planeten beobachtet, daher wäre es anmaßend zu behaupten, dass es sich um reinen Sauerstoff handelt, der irgendeinen Hinweis auf Leben gibt. 
„Allein aus diesem Grund ist es sinnvoll, alternative Biosignaturen in Betracht zu ziehen und nicht alle Eier in einen Korb zu legen“, ergänzt Krissansen-Totton. „Die von uns vorgeschlagene Methan-Kohlendioxid-Kombination ist potenziell häufiger als Sauerstoff. Denn die sauerstoffproduzierende Photosynthese ist ein sehr komplexer Stoffwechsel, der lange auf der Erde entstanden ist und sich nur einmal entwickelt hat. Im Gegensatz dazu ist die Methanproduktion ein relativ einfacher Stoffwechsel, und es gibt Hinweise darauf, dass er sich fast unmittelbar nach der Entstehung des Lebens entwickelt hat. Alles, was benötigt wird, um Methan herzustellen, sind Kohlendioxid und Wasserstoffgase, von denen wir erwarten, dass sie von Vulkanen auf terrestrischen Planeten emittiert werden.“
Und wir könnten der Suche nach Lebensformen außerhalb der Erde näher sein als je zuvor. Die NASA steht kurz vor dem Start des James Webb Space Telescope (JWST) im nächsten Jahr, und die Zeit wird damit verbracht, erdgroße und potenziell lebensbewohnbare Planeten um nahe Sterne zu beobachten.
„JWST (und andere zukünftige Großteleskope) werden die Zusammensetzung dieser Exoplanetenatmosphären mithilfe von Fernspektroskopie messen“, sagte Krissansen-Totton gegenüber Alphr. „Verschiedene Gase absorbieren Licht bei bestimmten diagnostischen Wellenlängen, und daher können Astronomen durch Betrachten des Lichtspektrums eines Planeten bestimmen, welche Gase in welcher Menge vorhanden sind.“
Diese Signale, die wir für Außerirdische senden, sind reine Zeitverschwendung. In den 1970er Jahren erstellte die NASA eine interstellare Karte, um Außerirdische zur Erde zu führen. Das Fermi-Paradoxon und die Angst vor dem Großen Filter
Sobald die Gase bestimmt wurden, kann die Biosignatur-Kombination der Forscher verwendet werden, um die Ergebnisse zu interpretieren und zu entscheiden, ob diese Gase auf das Vorhandensein von Leben zurückzuführen sind oder nicht.
„Es wird die Aufgabe von Planetenwissenschaftlern und Astrobiologen sein, diese Beobachtungen zu interpretieren“, fuhr er fort.
Das James-Webb-Teleskop ist der Nachfolger des Hubble-Teleskops und heute das größte Weltraumteleskop der Welt. Es sollte im Oktober dieses Jahres starten, aber die NASA war gezwungen, es auf Februar bis März 2019 zu verschieben, da weitere Tests erforderlich waren.
Kommen Sie jedoch 2019, und der JWST wird seinen Blick auf die beiden vielversprechendsten Kandidaten für Leben in unserem Sonnensystem richten. Diese Kandidaten sind die beiden Eismonde:Jupiters Europa und Saturns Enceladus. Beide Monde enthalten Ozeane aus Wasser, das eine der wichtigsten Zutaten für das Leben der Forscher ist. Europa und Enceladus haben zuvor Hinweise auf flüssige Geysir-ähnliche Schwaden gezeigt, die durch ihre dicken Eisoberflächen schießen, was die Forscher zu der Annahme veranlasste, dass sie allen dort lebenden Lebensformen Nährstoff- und Wärmequellen bieten könnten. Bis zum nächsten Jahr müssen wir jedoch mit angehaltenem Atem hier auf unserem sauerstoffgefüllten Planeten sitzen, um zu sehen, ob das Webb-Teleskop Anzeichen des atmosphärischen Ungleichgewichts aufnimmt, die die frühe Geschichte der Erde widerspiegeln.