Auf der Suche nach erdähnlichen Planeten

Geschwader der acht Darwin-Raumsonden
Geschwader der acht Darwin-Raumsonden
23 April 2003

In diesen Tagen ist Heidelberg das Mekka der Planetenjäger. Hier findet vom 22. bis zum 25. April die erste Weltkonferenz zur Vorbereitung der extrem anspruchsvollen Weltraummissionen Darwin (ESA) sowie Terrestrial Planet Finder (NASA) statt, in deren Mittelpunkt die Suche nach bewohnbaren oder schon bewohnten erdähnlichen Planeten steht.

Noch hält unser blauer Planet als Oase des Lebens eine Ausnahmestellung im unendlich großen Universum ein. Doch das Bild von der Einmaligkeit bröckelt. In den letzten Jahrzehnten wurden immer mehr organische Moleküle im Weltall entdeckt. Sie gelten als grundlegende Bausteine des Lebens. Von den weit über 120 bekannten Molekülen dürften viele auch von der Erde eingefangen worden sein und möglicherweise als Initial gewirkt haben. Selbst in den lebensfeindlichsten irdischen Umgebungen wurden immer wieder neue bizarre Organismen entdeckt. Sie erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass auch auf anderen Planeten niedere Lebensformen unter extremen Bedingungen von Temperatur, Druck und veränderter Atmosphäre existieren könnten.
Als 1995 der erste Planet entdeckt wurde, der einen anderen Stern umkreist, verlor die Erde den Status der planetaren Einmaligkeit. Heute, acht Jahre später, sind bereits mehr als 100 extrasolare Planeten bekannt, allesamt ausschließlich mit bodenständigen Teleskopen ausgespäht. Und es gibt eine Reihe weiterer Kandidaten außerhalb unseres Sonnensystems. Bei allen bisher bekannten Körpern handelt es sich jedoch um riesige Gasplaneten, ähnlich unserem Jupiter, die ihren jeweiligen Zentralstern auf einer sehr engen Bahn umkreisen. Ihre Größe erleichtert zwar ihre Entdeckung, aber auf ihnen dürfte E.T. kaum anzutreffen sein.

Fahndung nach der zweiten Erde

Kern von Darwin bilden sechs identische Teleskop-Raumsonden.

Noch streiten sich die Wissenschaftler über den Ursprung des Lebens auf unserer blauen Insel im All. Kam es von einem fernen Planeten, einem Asteroiden, einem Kometen, entwickelte es sich völlig eigenständig oder wirkten mehrere Faktoren zusammen?
Astrobiologen erwarten außerirdisches Leben – wenn überhaupt – auf kleinen erdähnlichen Planeten. Doch bislang ist noch kein derartiger Planet außerhalb unseres Sonnensystems gefunden worden. Der Nachweis ist zudem sehr schwierig. Das Hauptproblem, einen schwach leuchtenden kleinen Planeten neben einem riesigen hellen Stern zu identifizieren, ist vergleichbar mit einer Kerzenflamme hinter einem grellen Scheinwerfer. Zudem macht die Erdatmosphäre den Forschern das Leben schwer: Einerseits wirkt sie als Filter und läßt einen großen Teil der elektromagnetischen Strahlung ferner Gestirne nicht durch, andererseits verzerrt sie durch Luftturbulenzen das sichtbare Licht. Der Ausweg: Raumsondengestützte Spezialteleskope.
Sowohl die Europäische Raumfahrtorganisation ESA als auch die amerikanische Weltraumbehörde NASA haben diese Herausforderung angenommen und mit der Vorbereitung von zwei höchst anspruchsvollen internationalen Weltraum-Missionen begonnen: Darwin (ESA) und Terrestrial Planet Finder TPF (NASA). Der Start beider Raumsonden ist etwa für das Jahr 2014 vorgesehen.

Erste internationale Vorbereitungskonferenz in Heidelberg

Zahlreiche Wissenschaftler und Ingenieure der verschiedensten Fachgebiete sind an der Vorbereitung beider Missionen beteiligt. Sie arbeiten in internationalen Konsortien zusammen. Zur Koordination ihrer Projekte ist eine Serie multidisziplinärer Konferenzen geplant. Die erste Tagung dieser Art veranstaltet das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg. Vom 22. bis zum 25. April diskutieren namhafte Wissenschaftler und Raumfahrtexperten aus den ESA-Mitgliedsstaaten sowie aus Australien, Chile, Russland, Ungarn und den USA über Methoden der Suche nach extrasolaren Planeten, der Entstehung und Entwicklung von Planeten sowie über die technologische Entwicklung der Raumfahrtprojekte Darwin und TPF. Zudem gilt es, beide Raumsondenmissionen aufeinander abzugleichen und Synergien optimal zu nutzen.

ESA-Planetenjäger Darwin

Am Lagrange-Punkt 2 soll Darwin in Stellung gehen.

Ein Ansatzpunkt zur Auffindung extrasolarer Planeten ist ihre thermische Eigenstrahlung im Infrarotbereich. Diese Infrarotstrahlung läßt sich klar abgrenzen, obwohl der Planet von seiner Sonne milliardenfach überstrahlt wird. Um auch die störende Infrarot-Eigenstrahlung der Erde ausschließen zu können, müssen die Raumsonden weit jenseits der Mondbahn stationiert werden. Das Konzept der Darwin-Mission sieht deshalb ein Geschwader von sechs großen Infrarot-Weltraumteleskopen vor, die in einem Abstand von 1,5 Millionen Kilometern von der Erde im so genannten Lagrange-Punkt 2 zu einem Interferometer zusammengeschaltet werden, um eine heute noch unvorstellbar hohe Trennschärfe zu erreichen. In diesem L2-Punkt heben sich zudem die gegenseitigen Anziehungskräfte von Erde und Sonne auf. Die Flotte wird durch zwei weitere Raumsonden ergänzt: Nummer sieben bündelt das Licht der Sechsergruppe und Nummer acht hält als Zentralstation den Kontakt mit dem blauen Planeten aufrecht.
Das mag noch einfach klingen, doch die Sonnenwinde lassen die Späher immer wieder abdriften. Wenn die sechs Teleskopsonden ihre Lichtsignale zur Zentralstation übertragen, müssen deren unterschiedliche Weglängen ständig ausgeglichen werden. Das wiederum verlangt eine Justiergenauigkeit im Bereich von tausendstel Millimetern.

Deutschland an Planetensuche aktiv beteiligt

Ozon im Strahlungsspektrum eines Planeten könnte ein Hinweis auf Leben sein

Die ESA-Mission wird nicht nur nach erdähnlichen Planeten bei anderen Sternen suchen, sondern auch nach Zeichen von Wasser und Sauerstoff (Ozon) in ihrer Atmosphäre – also nach Hinweisen auf lebensfreundliche Bedingungen oder sogar von Leben auf diesen Planeten. Dazu soll Darwin die Infrarot-Strahlung dieser Planeten in ihre verschiedenen Wellenlängen zerlegen. Da Gase wie Sauerstoff oder Kohlendioxid bestimmte Wellenlängen dieser Strahlung absorbieren, kann das Fehlen dieser Wellenlängen auf das Vorhandensein der lebensnotwendigen Gase hindeuten und damit möglicherweise auf Leben.
Das Max-Planck-Institut für Astronomie beteiligt sich an Darwin mit einem sehr wichtigen Gerät, dass das von den sechs Teleskopen eingefangene Licht in einer solchen Weise zur Interferenz bringt, dass das Licht des gleißend hellen Zentralsterns nahezu vollständig ausgelöscht wird. Erst dadurch kann ein schwach leuchtender Planet sichtbar werden. Das MPIA wird im nächsten Jahr gemeinsam mit der Firma Kayser-Threde GmbH in München einen ersten Labor-Prototypen entwerfen und testen.

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