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Das VLT weist Leben auf der Erde nach - indem es den Mond beobachtet

01.03.2012
Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Astronomen ist es gelungen, durch eine Beobachtung des Mondes mit dem Very Large Telescope der ESO einen belebten Planeten im Universum zu entdecken - unsere Erde.

Leben auf unserem Heimatplaneten nachzuweisen klingt auf den ersten Blick trivial, aber das hier vorgestellte, von einem internationalen Wissenschaftlerteam entwickelte Verfahren könnte helfen, in Zukunft auch anderswo im Universum Leben zu entdecken. Die Studie erscheint am 1. März 2012 in der Fachzeitschrift Nature.


Mondsichel mit aschfahlem Mondlicht über dem Paranal-Observatorium der ESO
Bild: ESO/B. Tafreshi/TWAN (twanight.org)

“Wir haben einen Trick angewendet – die Beobachtung des aschfahlen Mondlichts – um die Erde so zu untersuchen, wie wir Exoplaneten untersuchen würden”, erklärt Michael Sterzik von der ESO, der Erstautor der Studie [1]. “Ein Teil des Sonnenlichts, mit dem die Erde beleuchtet wird, wird zurück ins Weltall reflektiert und trifft auf den Mond. Die Mondoberfläche wirkt dann wie ein riesiger Spiegel, der das Licht wieder zurück in unsere Richtung wirft. Dieses schwache Licht haben wir mit dem VLT untersucht.”

Die Astronomen suchten im aschgrauen Mondlicht nach eindeutigen Anzeichen für organisches Leben, etwa nach bestimmten relativen Häufigkeiten von Gasen in der Erdatmosphäre [2]. So lassen sich an unserem Heimatplaneten Verfahren ausprobieren, wie sie Astronomen in Zukunft auch für die Suche nach Leben auf Exoplaneten einsetzen möchten.

Biosignaturen – die Fingerabdrücke des Lebens – lassen sich mit herkömmlichen Methoden nur schwer aufspüren. Das Team setzte daher erstmals ein neues, empfindlicheres Verfahren ein, bei dem nicht nur die Intensität des reflektierten Lichts bei verschiedenen Wellenlängen, sondern auch seine Polarisation untersucht wird [3]. Diese Methode wird als Spektropolarimetrie bezeichnet. Bei der Beobachtung des aschfahlen Mondlichts mit dem VLT waren die Biosignaturen auf diese Weise deutlich nachweisbar.

Stefano Bagnulo vom Armagh Observatory in Nordirland, ein Koautor der Studie, erläutert die Vorteile der neuen Methode: "Das Licht eines fernen Exoplaneten wird vom Licht seines Sterns stark überstrahlt. Es ist daher ausnehmend schwierig, es zu analysieren – das Problem ähnelt dem Versuch, ein Staubkorn direkt neben einer hellen Glühbirne zu beobachten. Im Gegensatz zum direkten Licht des Zentralgestirns ist das vom Planeten reflektierte Licht allerdings polarisiert. Polarimetrische Verfahren können uns deswegen helfen, das von einem Exoplaneten reflektierte Licht aus dem blendend hellen Sternlicht herauszufiltern."

Für die hier beschriebene Studie untersuchten die Astronomen die Farbe und den Polarisationsgrad des Lichtes der Erde, nachdem es vom Mond zurückgeworfen wurde – gerade so, als handle es sich um das Licht eines Exoplaneten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erde teilweise von Wolken bedeckt ist, dass ein Teil der Erdoberfläche von Ozeanen bedeckt ist, und – als entscheidenden Nachweis für Leben – dass auf unserem Planeten Vegetation existiert. Es gelang den Forschern sogar, Unterschiede im Wolken-Bedeckungsgrad und im Ausmaß der Vegetation nachzuweisen, je nachdem, von welchen Teilen der Erdoberfläche das in Richtung Mond reflektierte Licht jeweils stammte.

“Unsere Chancen, Leben außerhalb unseres Sonnensystems zu finden, hängen von zwei Faktoren ab: Erstens natürlich davon, ob solches Leben überhaupt existiert, und zweitens davon, ob wir die technischen Fähigkeiten besitzen, solches Leben nachzuweisen”, fügt Koautor Enric Palle vom Instituto de Astrofisica de Canarias auf Teneriffa (Spanien) hinzu. “Diese Studie ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg hin zu den nötigen technischen Fähigkeiten.”

"Die Spektropolarimetrie könnte uns seines Tages verraten, ob einfaches, auf Photosynthese basierendes pflanzliches Leben auch noch irgendwo anders im Universum entstanden ist", schließt Sterzik. “Nach kleinen grünen Männchen oder nach intelligentem Leben suchen wir freilich nicht.”

Die nächste Generation von Teleskopen, darunter das European Extremely Large Telescope (E-ELT), könnte durchaus in der Lage sein, die bedeutende Frage zu klären, ob die Erde der einzig belebte Ort im Universum ist.

Endnoten

[1] Das aschgraue oder aschfahle Mondlicht, manchmal auch als Erdschein bezeichnet, ist bereits mit bloßem Auge leicht zu sehen und bietet im Fernglas einen spektakulären Anblick. Am besten lässt es sich beobachten, wenn der Mond etwa drei Tage vor oder nach Neumond als schmale Sichel erscheint. Neben der hellen Sichel ist dann auch der Rest der Mondscheibe sichtbar, schwach beleuchtet durch die zu jenem Zeitpunkt hell vom Mondhimmel scheinende Erde.

[2] Die häufigsten durch biologische Aktivität produzierten Gase in der Erdatmosphäre sind Sauerstoff, Ozon, Methan und Kohlendioxid. Alle diese Stoffe können aber auch in der Atmosphäre eines komplett unbelebten Planeten auftreten. Als Biosignatur hingegen gilt das gleichzeitige Auftreten dieser Gase mit relativen Häufigkeiten, die nur durch die Anwesenheit von Leben erklärt werden können. Würde das Leben plötzlich verschwinden und dementsprechend auch keine Gase mehr produzieren, dann würden die relativen Häufigkeiten durch chemische Reaktionen vergleichsweise rasch zu den für unbelebte Planeten charakteristischen Häufigkeiten zurückkehren – und entsprechend würden die charakteristischen Biosignaturen verschwinden.

[3] Bei polarisiertem Licht haben die elektrischen und magnetischen Felder, aus denen Licht besteht, eine spezielle Orientierung. Bei unpolarisiertem Licht dagegen haben die Orientierungen der Felder keine bevorzugte Richtung, sondern sind zufällig verteilt. Manche 3D-Kinos nutzen polarisiertes Licht: Verschiedene Bilder werden mit unterschiedlich polarisiertem Licht projiziert und dann durch Polarisationsfilter in speziellen Brillen jeweils nur zum linken oder rechten Auge der Zuschauer durchgelassen. Die Autoren der hier vorgestellten Studie nutzten einen speziellen Betriebsmodus des FORS2-Instruments am VLT, um die Polarisation zu messen.

Zusatzinformationen

Der FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph (kurz FORS, wörtlich "Brennweitenreduzierer und niedrigauflösender Spektrograf") ist das vielseitigste Instrument des Very Large Telescope. Die Kombination aus astronomischer Kamera und Spektrograf wurde gemeinsam von den Universitätssternwarten in Heidelberg, Göttingen und München und der ESO entwickelt und gebaut.

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse von M. Sterzik et al. werden in der Ausgabe vom 1. März 2012 unter dem Titel “Biosignatures as revealed by spectropolarimetry of Earthshine” in der Fachzeitschrift Nature erscheinen.

Die beteiligten Wissenschaftler sind Michael F. Sterzik (ESO, Chile), Stefano Bagnulo (Armagh Observatory, Nordirland) und Enric Palle (Instituto de Astrofisica de Canarias, Teneriffa, Spanien).

Im Jahr 2012 feiert die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) das 50-jährige Jubiläum ihrer Gründung. Die ESO ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 15 Mitgliedsländer: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO ein Großteleskop der 40-Meter-Klasse für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird, das European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Kontaktinformationen

Carolin Liefke
ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie
Heidelberg, Deutschland
Tel: 06221 528226
E-Mail: eson-germany@eso.org
Michael Sterzik
ESO
Santiago, Chile
Tel: +56 55 43 5216
Handy: +56 9 8819 3424
E-Mail: msterzik@eso.org
Stefano Bagnulo
Armagh Observatory
UK
Tel: +44 2837 522928
E-Mail: sba@arm.ac.uk
Enric Palle
Instituto de Astrofisica de Canarias
Tenerife, Spain
Tel: +34 922 60 + Ext. 5268
E-Mail: epalle@iac.es
Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Handy: +49 151 1537 3591
E-Mail: rhook@eso.org

Carolin Liefke | ESO Science Outreach Network
Weitere Informationen:
http://www.eso.org

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