Seminarfacharbeit zum Thema Leben auf Exoplaneten

Welchen Einfluss haben die Bedingungen der gewählten Exoplaneten auf mögliches Leben und wie

könnten sich mögliche Lebewesen daran anpassen? Wie haben sich Lebewesen auf der Erde an

ähnliche Bedingungen angepasst?

Gliese581 c

Allgemeine Informationen:

Der Exoplanet Gliese581 c umkreist seinen Stern in 13 Erdtagen und ist etwa 11 Millionen km von

diesem entfernt. Das Sternsystem von Gliese581 entstand vor etwa 4,3 Milliarden Jahren und ist etwa

20,4 Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Stern von Gliese581 c ist ein roter Zwerg mit einem

Durchmesser von etwa 529.000 km, der zu regelmäßigen Röntgenstrahlenausbrüchen neigt.

Der Planet hat ca. 5 Erdmassen, eine 2,2-fache Erdschwerkraft und einen geschätzten 1,5-fachen

Erddurchmesser.

Informationen, die für mögliche Lebewesen relevant sind:

Gliese581 c galt ursprünglich als wahrscheinlicher Kandidat für einen für Leben geeigneten Planeten,

da man zunächst von einer Oberflächentemperatur von 0-40 °C ausging.

Wenn man jedoch den Treibhauseffekt einer erdähnlichen Atmosphäre miteinberechnet, müsste der

Planet eine Oberflächentemperatur von ca. 60-70 °C haben, der Planet würde damit an der innersten

Grenze der habitablen Zone liegen.

Da der Planet allerdings gebunden rotiert und somit eine dauerhafte Tagseite und eine dauerhafte

Nachtseite hat, ist der Kernbereich der Tagseite durch die ständige Lichteinstrahlung für Leben

höchstwahrscheinlich zu heiß. Auf der Rückseite ist es zwar kühler, jedoch könnten mögliche

Lebewesen dort keine Photosynthese betreiben und könnten ihre Energie nur sternunabhängig, zum

Beispiel aus vulkanischer Wärme gewinnen, wie es zum Beispiel an irdischen Tiefseevulkanen der

Fall ist.

Die starken Temperaturunterschiede zwischen Tag- und Nachtseite sorgen für starke, dauerhafte

Stürme. Die auf der Tagseite erhitzte Luft würde in höhere Luftschichten aufsteigen und dort auf die

Nachtseite wehen, wo sie sich dann abkühlt und dadurch wieder herabsinkt, die kalte Luft von der

Nachtseite würde dann in Bodennähe auf die Tagseite wehen.

Der Stern von Gliese581 c hat die Spektralklasse M2,5 und ist damit ein roter Zwerg.

Gliese 581 d

Allgemeine Informationen:

Der Exoplanet Gliese581 d befindet sich ebenfalls im Gliese581-Sternsystem und umkreist den Stern

in 66 Erdtagen.

Gliese581 d hat einen Durchmesser von ca. 22.000 km und besitzt etwa 8 Erdmassen. Auch

Gliese581 d hat wahrscheinlich eine gebundene Rotation.

Informationen, die für mögliche Lebewesen relevant sind:

Es wird vermutet, dass Exoplaneten, die ihren Stern in genügend großem Abstand umkreisen und die

richtige Größe haben, bei ihrer Entstehung besonders viel Wassereis aufnehmen. Aufgrund der

Entfernung von Gliese581 d zum Stern sowie der Größe des Planeten wird vermutet, dass Gliese581

d vollständig von einem hunderte Kilometer tiefen Ozean bedeckt sein könnte.

Gliese581 d würde somit zu einer Art von Planeten gehören, die als Ozeanplaneten bekannt sind und

quasi den Übergang zwischen Gesteinsplaneten und Gasriesen bilden. Solche Planeten existieren in

unserem eigenen Sonnensystem nicht.

Ab einer Tiefe von 60-130 km(je nach Temperatur) ist das Wasser des Ozeans zu Eis gefroren, da

Wasser nicht nur durch niedrige Temperaturen, sondern auch durch extremen Druck gefriert, der

dadurch entstehende Eismantel könnte hunderte oder tausende Kilometer dick sein, in dem Eismantel

würde zudem Konvektion (Wärmefluss) stattfinden.

Da es auf der Erde keinen Ozean gibt, der tief genug ist um Wasser durch Druck gefrieren lassen, ist

nur wenig über das Phänomen bekannt.

Die Atmosphäre von Ozeanplaneten wäre vermutlich viel dichter als die Erdatmosphäre, was zu einem

stärkeren Treibhauseffekt führen würde.

Aufgrund der gebundenen Rotation ist der Ozean auf der kalten Nachtseite wohl von einem Eispanzer

bedeckt.

Die unterschiedlichen Oberflächenwassertemperaturen auf Tag- und Nachtseite würden für starke

Meeresströmungen sorgen, die in Oberflächennähe warmes Wasser von der Tagseite zur Nachtseite

transportieren würden, während kaltes Wasser von der Nachtseite in großer Tiefe zurück auf die

Tagseite fließt.

HD 85512b

Allgemeine Informationen:

HD85512 b umkreist seinen Stern in einer Entfernung von durchschnittlich 39 Millionen km (etwa ein

Viertel des Abstands Erde-Sonne) in 54 Erdtagen. Da die Umlaufbahn allerdings exzentrisch verläuft,

schwankt der Abstand zum Stern um 9 Millionen km, an seiner sternnächsten Stelle ist der Planet nur

etwa 34,5 Millionen km vom Stern entfernt, an der sternfernsten Stelle ist der Planet 43,5 km vom

Stern entfernt.

Der Stern ist ein oranger Hauptreihenstern (K5V) und hat nur 0,126 % der Leuchtkraft der Sonne, hat

eine Oberflächentemperatur von 4710 °K, hat 0,69 So nnenmassen und ist mit einem Durchmesser

von ca. 750.000 km auch nur halb so groß wie die Sonne.

Aufgrund der Nähe zum Stern kann man davon ausgehen, dass HD85512b nur sehr langsam oder

gebunden rotiert (auch die sonnennächsten Planeten Merkur und Venus rotieren nur sehr langsam),

was bedeuten würde, dass der Planet seinem Stern immer dieselbe Seite zuwendet, während die

andere Seite immer dunkel bleibt. HD85512 b hat etwa 3,6 Erdmassen, was eine 40 % höhere

Schwerkraft als auf der Erde bewirkt.

Informationen, die für mögliche Lebewesen relevant sind:

Der Exoplanet HD85512 b befindet sich am inneren Rand der habitablen Zone seines Sterns. HD

85512b könnte bewohnbar sein, unter der Annahme, dass eine erdähnliche Gasmischung aus

Wasserdampf, Kohlendioxid und Stickstoff in der Atmosphäre vorliegt, und der Planet außerdem eine

durchschnittliche Bewölkung von etwas mehr als 50 Prozent aufweist.

Bei diesem Szenario hätte der Planet eine durchschnittliche Oberflächentemperatur von ca. 25°C.

Da die tatsächliche Wolkenbedeckung allerdings nicht bekannt ist, könnte die Wolkenbedeckung und

damit auch die Temperatur höher oder niedriger sein.

Falls der Planet allerdings eine dichtere Atmosphäre hat (Was bei Planeten dieser Größe nicht

unwahrscheinlich ist), so könnte die Temperatur aufgrund des Treibhauseffekts auch deutlich höher

sein. Da der Planet jedoch vermutlich gebunden oder sehr langsam rotiert, könnte es auch bei einem

stärkeren Treibhauseffekt noch eine Zone im Übergangsbereich zwischen Tag- und Nachtseite geben,

in der die richtigen Temperaturen für Leben herrschen.

Da der Planet jedoch, wie oben bereits genauer beschrieben, eine exzentrische Umlaufbahn hat, gibt

es Temperaturschwankungen innerhalb der Umlaufzeit von 56 Tagen.

Geht man davon aus, dass der Planet gebunden oder sehr langsam rotiert, so würden durch die

Temperaturunterschiede von Tag- und Nachtseite starke Stürme entstehen. Diese wären auf der

Tagseite besonders stark.

Kometen würden HD85512 b aufgrund des geringen Abstands zum Stern öfter treffen als die Erde, da

der Stern durch seine starke Gravitation viele Kometen anzieht.

Spektralklasse

HD85512 ist ein K5V-Stern.

K-Sterne sind orange, unsere Sonne gehört zu den gelben G-Sternen.

Mit den Zahlen von 0-9 erfolgt eine genauere Einteilung in die Spektralfarben, HD85512 befindet sich

mit 5 somit in der Mitte des K-Spektrums.

Mit den römischen Zahlen von I bis VII wird die Leuchtkraftklasse angegeben, also die Helligkeit des

Sterns. HD85512 hat mit V eine ähnliche Leuchtkraft wie die Sonne.

Lichtspektrum eines ähnlichen K5-Sterns:

Gliese 876 c

Allgemeine Informationen:

Der Gasriese Gliese876 c um kreist seinen Stern Gliese876 in etwa 30 Erdtagen.

Der Stern von Gliese876 c hat einen Radius von etwa 500.000 km, 0,33 Sonnenmassen und ist ein

roter Zwerg.

Das Gliese876-System ist nur 15 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist damit eines der nächsten

bekannten Sternsysteme mit einem Planeten in der habitablen Zone.

Der Planet hat einen Durchmesser von 132.000 km und ist damit nur geringfügig kleiner als der

Jupiter. Die Masse des Planeten beträgt 196,8 Erdmassen.

Informationen, die für mögliche Lebewesen relevant sind:

Der zweite große Gasplanet Gliese876 b verursacht durch seinen Gravitationseinfluss

Bahnschwankungen bei Gliese876 c, zudem hat Gliese876 c eine exzentrische Umlaufbahn; der

Abstand zum Stern schwankt zwischen 13,5 bis 24 Millionen km. Beides sorgt für

Temperaturschwankungen auf Gliese876 c.

Die Temperatur auf Gliese876 c schwankt zwischen 20°C bis -50 C°. Da es sich aber um einen

Gasplaneten handelt, nimmt der atmosphärische Druck zusammen mit der Temperatur zum Kern hin

zu, dadurch werden die Temperaturschwankungen verringert, da der Treibhauseffekt der nach innen

hin dichteren Atmosphäre diese ausgleicht.

Wie auf allen Gasplaneten ist Sauerstoff nicht in direkter Form auf Gliese876 c vorhanden, allerdings

vermutlich gebunden in Form von Wasser, da Sauerstoff auf Gasplaneten früher oder später mit dem

Wasserstoff in der Atmosphäre zu Wasser verbrennt, so ist die Existenz von Wasser auf Gasriesen ist

in unserem Sonnensystem von Uranus und Neptun bekannt.

Anpassungen möglicher Lebewesen an die Bedingungen auf Gliese 581

c und HD 85512 b

Hohe Temperatur durch den Treibhauseffekt einer erd ähnlichen Atmosphäre

Da die Temperatur auf der Nachtseite von Gliese581 c kälter als die Durchschnittstemperatur von 60-

70 °C ist, müsste es im Übergangsbereich zwischen Tag-und Nachtseite einen Bereich mit

gemäßigten Temperaturen geben.

Aufgrund der starken Temperaturunterschiede zwischen Tag-und Nachtseite weht in Bodennähe

ständig kalter Wind von der Nachtseite auf die Tagseite, wodurch zumindest der Übergangsbereich

etwas gekühlt werden würde.

Extreme Hitze auf der Tagseite

Höheres Leben ist auf Gliese 581 c vermutlich nur im Übergangsbereich zwischen Tag- und

Nachtseite möglich.

Auf der Tagseite sind, wenn überhaupt, vermutlich nur primitive, einzellige Lebewesen möglich (Auch

in heißen vulkanischen Quellen auf der Erde vorhanden), im Kernbereich der Tagseite beträgt die

Temperatur höchstwahrscheinlich mehr als 100 °C , w odurch dort wohl gar kein Leben möglich ist..

Kein Sonnenlicht auf der Nachtseite

Falls sich auf der Nachtseite Lebewesen entwickeln, so könnten diese keine Photosynthese betreiben

und müssten ihre Energie daher sternunabhängig aus vulkanischer Wärme gewinnen. Auch auf der

Erde sind Ökosysteme in der Tiefsee bekannt, die sich in völliger Dunkelheit befinden und ihre Energie

aus vulkanischer Wärme gewinnen.

Aufgrund der in Bodennähe von der Nachtseite auf die Tagseite wehenden Stürme ist eine

Energieversorgung der Nachtseite über Biomasse von der Tagseite nicht möglich.

Stärkere Schwerkraft

Pflanzenartige Lebewesen würden wesentlich niedriger wachsen als auf der Erde, da das Wasser in

Pflanzen nur in eine begrenzte Höhe transportiert werden kann, wodurch das Höhenwachstum von

Pflanzen begrenzt ist. Auf der Erde liegt diese Grenze bei etwa 130 m, auf Gliese 581 c und HD85512

b wären diese Grenzen jedoch wesentlich tiefer.

Tiere auf Gliese 581 c und HD85512 b müssten kleiner und kräftiger gebaut sein und müssten

kürzere, kräftigere Beine entwickeln, lange Hälse oder andere schwere, lange Körperteile wären nicht

möglich.

Starke Stürme

Um den ständigen starken Stürmen zu trotzen, müssten Pflanzen niedrig, flach, langsam und stark

verholzt wachsen. Diese Anpassung ist auch auf der Erde bekannt, so gibt es in stürmischen

Gebirgsregionen oft sehr klein, flach, und langsam wachsende Pflanzen, welche in eine Richtung

geneigt sind, wenn der Wind oft aus derselben Richtung weht.

Die Verbreitung der Pflanzen über leichte Samen oder Sporen sowie Befruchtung über Pollen wäre

erschwert, da der Wind diese auf die Tagseite tragen würde wo es vermutlich zu heiß ist, Alternativen

wären: Vegetative Vermehrung über oberirdische oder unterirdische Ableger, schwere, große Samen,

Samenverbeitung über Tiere.

Tiere müssten einen sehr gedrungenen, stromlinienförmigen Körper haben, um einen geringeren

Luftwiderstand zu haben.

Bei HD85512 b: Abstandsschwankungen von 9 Millionen km in 56 Tagen und damit

einhergehende Temperaturschwankungen

Mögliche Lebewesen auf HD85512 b könnten sich vermutlich ähnlich an starke

Temperaturschwankungen anpassen wie Lebewesen auf der Erde sich an die jahreszeitlichen

Temperaturschwankungen angepasst haben (Beispielsweise haben Kaiserpinguine haben sich an

Temperaturschwankungen von 0 bis -80 °C angepasst).

Pflanzenartige Lebewesen könnten ähnlich wie irdische Pflanzen ihre Blätter abwerfen oder die

meisten Stoffwechselprozesse einstellen. Ebenso könnten sie sich in unterirdische Speicherorgane

zurückziehen, wie es bei vielen Knollen- oder Zwiebelpflanzen der Fall ist. Tiere könnten sich durch

Winterschlaf, Winterstarre, vorübergehenden unterirdischen Aufenthalt oder vorübergehenden

Kälteschutz durch Fell oder andere isolierende Strukturen schützen.

Vor Hitze könnten sich Pflanzen ähnlich schützen wie vor Kälte: Durch Abwurf der Blätter oder

Rückzug in unterirdische Speicherorgane.

Anderes Lichtspektrum des Sterns, weniger Licht

Auf Planeten, die um rote M-Sterne (Zu denen Gliese581 gehört) kreisen, müssten Pflanzen hingegen

sämtliche verfügbare Lichtspektren nutzen, um noch genug Licht zu bekommen, dazu müssten die

Pflanzen komplett schwarz sein, um alle Lichtspektren aufnehmen zu können.

Pflanzen auf Gliese581 c wären komplett schwarz

Auf HD85512 b wären Pflanzen vermutlich ähnlich wie auf der Erde gefärbt, da Hd85512 als oranger

K-Stern ein ähnliches Lichtspektrum wie die Sonne hat.

Anpassungen möglicher Lebewesen an die Bedingungen auf Gliese581 d

Planet komplett mit tiefen Ozeanen bedeckt, Landmas se nicht erreichbar aufgrund der

Eisschicht in 60-130 km Tiefe

Da der Meeresboden nicht erreichbar ist, müssten Lebewesen sich frei schwimmend entwickeln.

In extremer Tiefe ist vermutlich kein Leben mehr möglich.

Gebundene Rotation

Da kein Licht auf die Nachtseite gelangt und es dort keine vulkanische Wärme geben kann, wäre die

einzige denkbare Energiequelle für Lebewesen auf der Nachtseite Biomasse von der Tagseite, welche

durch Meeresströmungen auf die Nachtseite getrieben wird.

Eispanzer auf der Nachtseite

Da sowieso kein Licht auf die Nachtseite gelangt, dürfte der Eispanzer die Lebewesen auf der

Nachtseite kaum beeinträchtigen.

Starke Stürme, bedingt durch gebundene Rotation

Lebewesen im Wasser würden durch starke Stürme kaum beeinträchtigt werden.

Regelmäßige Strahlenausbrüche des Sterns

Lebewesen im Wasser würden dadurch weniger beeinträchtigt werden, da das Wasser sie vor der

Strahlung weitgehend schützt.

Anderes Lichtspektrum des Sterns

Ebenso wie auf Gliese581 c müssten auch Pflanzen auf Gliese581 d schwarz sein, um das Licht von

Gliese581 optimal nutzen zu können.

Anpassungen möglicher Lebewesen an die Bedingungen auf Gliese876 c

Keine feste Oberfläche

Da es im Inneren eines Gasriesen extrem lebensfeindlich aufgrund des hohen atmosphärischen

Drucks und der daraus resultierenden hohen Temperaturen ist, müssten sich mögliche Lebewesen auf

Gasriesen in einer bestimmten Höhe halten, in der Temperatur und Druck für Leben geeignet sind.

Dazu müssten sie ihre Höhe regulieren können.

Um sich überhaupt in einer bestimmten Höhe zu halten, müssten sie mit leichten Gasen gefüllte

Organe besitzen, die ihnen Auftrieb verleihen. Da die Atmosphäre eines Gasriesen jedoch selbst aus

den leichtesten Gasen (Wasserstoff und Helium) bestehen, müssten die Auftriebsorgane möglicher

Lebewesen komplett mit reinem Wasserstoff gefüllt sein, um leichter als das umgebende Helium-

Wasserstoff-Gemisch sein.

Es gäbe aber zumindest für höherentwickelte, tierartige Lebewesen auch die Möglichkeit, dauerhaft zu

fliegen oder sich auf anderen, schwebenden Lebewesen anzusiedeln.

Der Astrobiologe Carl Sagan hat eine Theorie zu Ökosystemen auf Gasplaneten entwickelt, die

besagt, dass ein Ökosystem auf Gasriesen aus „sinkers“, „floaters“ und „hunters“ bestehen würde.

Demnach würde es in den oberen Atmosphärenschichten „sinkers“, planktonähnliche,

photosynthesebetreibende Lebewesen, geben. Diese würden in die unteren Atmosphärenschichten

sinken und dort „floaters“ ernähren, welche die ,,sinkers“ aus der Luft filtern würden. Die „floaters“

würden wiederum von „hunters“ gefressen werden. Ähnliche Ökosysteme sind auch von der Erde

bekannt, in den Ozeanen gibt es Plankton, welches in tiefere Regionen absinkt und dort ein eigenes

Ökosystem ernährt.

Extreme Stürme, große Sturmsysteme

Auf Gasriesen können sich gigantische Sturmsysteme entwickeln, die zum Teil

Überschallgeschwindigkeit erreichen können und gigantische Ausmaße annehmen können.

Da Lebewesen auf Gasriesen nicht festgewachsen sind, würden sie durch Stürme weniger Schaden

nehmen als irdische Lebewesen. Mögliche Lebewesen auf Gasplaneten würden einfach weggeweht

werden, ohne größeren Schaden nehmen.

Anderes Lichtspektrum

Da auch Gliese876 ein roter Zwerg ist, wären auch photosynthesebetreibende Lebewesen auf

Gliese876 c wohl größtenteils schwarz, wie bei Gliese581 bereits näher erläutert.

Andere Atmosphärenzusammensetzung

Da Sauerstoff auf Gasriesen nicht direkt vorhanden ist, könnten mögliche Lebewesen ähnlich wie

irdische Methanbildnerbakterien in der Tiefsee Methanogenese betreiben, für welche kein Sauerstoff,

sondern nur Kohlendioxid und Wasserstoff benötigt wird. Wasserstoff ist in genügender Menge

vorhanden, Kohlendioxid wurde ebenfalls bereits auf zwei extrasolaren Gasriesen (HD 189733b, HD

209458b) mittels Spektralanalyse nachgewiesen.

Experiment zum außerirdischen Ökosystem auf HD 8551 2 b

Das folgenden Experiment soll dazu dienen, einige der Bedingungen auf HD85512 b in begrenztem

Rahmen an irdischen Lebensformen zu simulieren. Dazu wird ein abgeschlossenes, autarkes

Ökosystem in einem Terrarium geschaffen in dem zwei Bedingungen (Orangenes Licht und

gebundene Rotation) an irdischen Lebewesen simuliert werden. Untersucht werden die Reaktionen

der Lebewesen auf die Parameter von HD85512 b, um daraus Rückschlüsse zu ziehen ob die

Bedingungen auf HD85512 B ähnliche Anpassungen erfordern wie die Bedingungen auf der Erde.

Außerdem soll untersucht werden, inwieweit sich ein einfaches abgeschlossenes Ökosystem erhalten

kann.

Die folgenden Parameter wurden simuliert:

Gebundene Rotation

Da HD85512 b höchstwahrscheinlich wie viele andere bisher entdeckte Exoplaneten auch gebunden

rotiert, wird die dauerhafte Bestrahlung einer Seite des Planeten simuliert, indem das Licht dauerhaft

angeschaltet bleibt.

Anderes Lichtspektrum des Sterns

HD85512 gehört zu den orangen K-Sternen, genauergesagt zu den K5V-Sternen. Das andere

Lichtspektrum soll durch entsprechende Leuchtstoffröhren simuliert werden, die ein ähnliches

Lichtspektrum besitzen. Damit soll untersucht werden, ob photosynthesebetreibende Organismen auf

HD85512 B ähnlich wie irdische Pflanzen grün sein müssten, um das Lichtspektrum des Sterns

optimal nutzen zu können.

Material:

Terrarium, Holzkohle ,Aussaaterde, Kieselsteine, Blähton, Sand, Leuchtstoffröhren, Zeitschaltuhren,

Heizdecke, Thermometer, Steine, Wurzel

Pflanzen

Efeutute (Epipremnum aureum)

Grünlilie(Chlorophytum comosum)

Zyperngras (Cyperus)

Sonnentau (Drosera Aliciae)

Tiere

Eingesetzte Tiere:

Indische Stabschrecke (Carausius morosus)

Gemeiner Regenwurm(Lumbricus terrestris)

Gefundene Tiere:

Kellerassel (Porcellio scaber)

Schwarze Wegameise (Lasius niger)

Schneider (Phalangiidae)

Schnegel (Limacidae)

Versuchsprotokoll

21.12.2011

-Verschluss des Terrariums

-Das Licht wird dauerhaft angelassen

11.1.2012

-Temperatur: 18 °C

-Zustand der Pflanzen: Zyperngras stark abgefressen, sonstige Pflanzen haben kaum

Fraßspuren und sehen gesund aus

-Sichtbare Anzahl lebender Stabheuschrecken: 2

-Erhöhung der Heizdauer von ¼ pro Stunde auf ½ pro Stunde

-Sonstiges: Schimmelbildung auf toter Heuschrecke im Wasser, Algenbildung an der

Glasscheibe, Kellerasseln und Ameise entdeckt

18.1.2012

-Temperatur: 20 °C

-Zustand der Pflanzen: Geringe Fraßspuren an Grünlilie und Efeutute, der Sonnentau ist

fast komplett abgefressen, Grünlilie deutlich gewachsen

-Sichtbare Anzahl lebender Stabheuschrecken: 1

-Erhöhung der Heizdauer von ½ pro Stunde auf ¾ pro Stunde

-Sonstiges: Weberknecht entdeckt

25.1.2012

-Temperatur: 20 °C

-Zustand der Pflanzen: Deutliche Fraßspuren an der Efeutute, der Sonnentau bekommt

neue Austriebe, ein paar Grünlilien ausgegraben, Grünlilien deutlich gewachsen

-Sichtbare Anzahl lebender Stabheuschrecken: 0

-Erhöhung der Heizdauer von ¾ pro Stunde auf Dauerbetrieb

-Sonstiges: Nacktschnecke entdeckt

1.2.2012

-Temperatur: 20 °C

-Zustand der Pflanzen: Zyperngras wächst, ansonsten kaum Veränderung

-Sichtbare Anzahl lebender Stabheuschrecken: 0

8.2.2012

-Temperatur: 17-18 °C

-Zustand der Pflanzen: Efeutute bekommt gelbe Blätter, ansonsten kaum Veränderung

-Sichtbare Anzahl lebender Stabheuschrecken: 0

29.2.2012

-Temperatur: 20°C

-Zustand der Pflanzen: Pflanzen deutlich gewachsen, Sonnentau wächst wieder nach.

14.3.2012

-Temperatur: 20°C

-Zustand der Pflanzen: Sonnentau fast tot, Efeutute komplett ohne Blätter, Grünlilien

wachsen und sehen gesund aus

-Terrarium geöffnet, Heuschreckeneier eingesetzt

20.6.2012

-Temperatur: 20°C

-fast kein Wasserspiegel mehr vorhanden

-kleine Stabheuschrecke entdeckt

-Terrarium geöffnet, Heuschreckeneier eingesetzt, Wasser nachgefüllt

27.6.2012

-Temperatur: 20 °C

-zwei tote Jungtiere (Heuschrecken) im Wasser entdeckt

-Behälter mit Heuschreckeneiern liegt umgekippt im Terrarium

-starke Schimmelbildung an toten Grünlilienblättern

Auswertung und Deutung

Gebundene Rotation

Die Pflanzen haben ihren Biorhythmus ohne Probleme an das dauerhafte Licht anpassen können und

sahen auch nach einiger Zeit noch gesund aus und sind auch gewachsen.

Die Heuschrecken hingegen konnten sich offenbar schlechter an die dauerhafte Beleuchtung

anpassen. Die dauerhafte Beleuchtung könnte den Biorhythmus der Heuschrecken gestört haben, und

damit auch für den Tod der Heuschrecken gesorgt haben, jedoch könnte es auch andere

Todesursachen geben. Ob die Heuschrecken aufgrund der dauerhaften Beleuchtung gestorben sind,

lässt sich nicht feststellen.

Es hat sich somit gezeigt, dass zumindest Pflanzen sich an gebundene Rotation anpassen können,

während Tiere auf HD85512 b einen anderen Biorhythmus als irdische Tiere

(Heuschrecken)entwickeln müssten, um sich an gebundene Rotation anpassen zu können.

Anderes Lichtspektrum

Die Pflanzen kamen problemlos mit dem anderen Lichtspektrum zurecht. Sie wuchsen und sahen

gesund aus, was zeigt, dass irdische Pflanzen mit orangem Licht, wie es auf HD85512 B vorzufinden

ist, ebenso zurechtkommen wie mit dem gelben Licht der Sonne. Dies deutet darauf hin, dass

photosynthesebetreibende Lebewesen auf HD85512 B vermutlich ähnich wie irdische Pflanzen grün

wären, da sie mit grüner Farbe das Lichtspektrom des orangenen Lichts gut nutzen können. Ob grüne

Farbe allerdings optimal für Pflanzen auf HD85512 b ist, lässt sich nicht feststellen, da es auch eine

für Pflanzen noch besser geeignete Farbe geben könnte. Dennoch ist es wahrscheinlich, dass

Pflanzen sich grün entwickeln würden, da das orange Licht sich im Lichtspektrum direkt neben dem

gelben Licht befindet, was auf ähnliche Farben der Pflanzen hindeutet.

Allgemeine Entwicklung

Die Einrichtung eines abgeschlossenen Ökosystems hat funktioniert, es hat sich ein vollständiger

Stoff- und Energiekreislauf eingestellt. Jedoch sind die Heuschrecken schon nach verhältnismäßig

kurzer Zeit gestorben, was verschiedene Ursachen haben könnte: es könnte an falschen

Luftfeuchtigkeitswerten oder zu geringen Temperaturen gelegen haben. Ebenso könnte die Population

für des Terrarium zu groß gewesen sein. Es könnte auch mit den simulierten Parametern zu tun

haben, was aber eher unwahrscheinlich ist. Die Regenwürmer scheinen länger überlebt zu haben, da

auch nach längerer Zeit noch frische Gänge zu sehen waren, jedoch waren auch sie irgendwann nicht

mehr zu sehen. Die meisten Pflanzen kamen mit den Bedingungen sehr gut zurecht, sodass sich auf

Dauer ein Ökosystem eingestellt hat, welches keine Konsumenten (Pflanzenfressende Tiere) ,

sondern nur Produzenten (Pflanzen) und Destruenten (Bakterien, unterirdische Pilze und

Regenwürmer) hat.

Dies zeigt, dass die Schaffung eines Ökosystems aus Produzenten und Destruenten problemlos

funktioniert, der Einsatz von Konsumenten schwieriger ist, da diese häufig anspruchsvoller in Bezug

auf die vorherrschenden Bedingungen sind.

Allgemeines Fazit

Die Schaffung eines eigenständigen Ökosystems hat im wesentlichen funktioniert, auch wenn die

Heuschrecken aus unbekannten Gründen nicht überlebt haben, konnten sich die Pflanzen problemlos

an die Bedingungen im Terrarium anpassen,so auch an das dauerhafte Licht durch die Gebundene

Rotation. Leider war die Nachstellung weiterer Parameter der Exoplaneten in der kurzen Zeit nicht

möglich. Dennoch zeigt das Experiment, dass selbst irdische Pflanzen sich an dauerhaftes Licht

anpassen können, sodass bei möglichen Pflanzen auf Exoplaneten keine speziellen Anpassungen an

das dauerhafte Licht nötig wären.

Auf allen vier untersuchten Exoplaneten könnte sich Leben entwickeln, wenn man von einer

erdähnlichen Atmosphäre ausgeht. Von der Erde ist bekannt, dass Lebewesen sich an die

unterschiedlichsten und extremsten Umweltbedingungen anpassen können und sich daher auch an

die Bedingungen der untersuchten Exoplaneten anpassen müssten.

Es ist jedoch zu bedenken, dass die tatsächliche Atmosphärenzusammensetzung sowie der

atmosphärische Druck nicht bekannt sind. Insbesondere HD85512 b und Gliese581 c könnten für

Lebewesen viel zu heiß sein, wenn sie eine extrem dichte Atmosphäre haben, welche für einen

extremen Treibhauseffekt sorgt. Ein solcher Effekt ist von der Venus bekannt, der Treibhauseffekt

sorgt für eine Temperatur von fast 500 °C, obwohl s ich die Venus eigentlich am innersten Rand der

habitablen Zone befindet. Solange die Atmosphärenzusammensetzungen und der atmosphärische

Druck nicht bekannt sind, kann nur spekuliert werden, ob die Exoplaneten für die Entwicklung von

Leben geeignet sind.

Geht man aber von einer erdähnlichen Atmosphäre aus, so könnten sich auf allen vier Planeten

Lebewesen entwickeln.

Die Bedingungen auf den ausgewählten Exoplaneten ähneln sich in gewissen Punkten, unterscheiden

sich aber zum Teil auch extrem voneinander. So haben alle drei Gesteinsplaneten eine gebundene

Rotation, was für ähnliche Effekte sorgt: extreme Temperaturunterschiede zwischen Tag- und

Nachtseite, und daraus resultierend extreme Stürme bzw. Meeresströmungen. Die anderen

Spektralfarben der Sterne würden für andere Farben photosynthesebetreibender Lebewesen sorgen

und die Abstandsschwankungen sorgen für jahreszeitenähnliche Temperaturschwankungen, wie sie

auch von der Erde bekannt sind. Generell genügt es häufig, einen Blick auf die Erde zu werfen,

schließlich gibt es auch auf der Erde extreme Stürme, extreme Hitze und Kälte, sowie jahreszeitliche

Temperaturschwankungen, an die sich die Lebewesen problemlos angepasst haben. Dennoch sind

nicht alle Bedingungen auf Exoplaneten von der Erde bekannt.So ergeben sich beispielsweise auf

dem Gasplaneten Gliese876 c besondere Herausforderungen für mögliche Lebewesen: Lebewesen

müssten sich dort in einer bestimmten Höhe in der Atmosphäre halten und außerdem Möglichkeiten

finden, an Sauerstoff zu kommen. In diesem Fall müssen neue Ideen entwickelt werden, wie

Lebewesen sich daran anpassen könnten. Sowohl der Vergleich mit irdischen Lebewesen und deren

Anpassungsstrategien als auch die Entwicklung neuer Ideen zu möglichen Anpassungsstrategien sind

wesentliche Konzepte der Exobiologie.

Quellen

Internet:

http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/04/nichts-als-wasser-ozeanplaneten.php

http://www.space.com/10528-alien-planet-habitable-zone.html

http://www.raumfahrer.net/news/astronomie/06052011220757.shtml

http://www.sterne-und-weltraum.de/alias/exoplaneten/50-exoplaneten-auf-einen-streich/1123019

http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2011/08/die-zweite-erde-wurde-entdeckt-schon-

wieder.php

http://www.extrasolar.net/planettour.asp?PlanetID=156

http://www.exobiologe.de/Leben_auf_Gasplaneten.html

http://de.wikipedia.org / (deutsch und englisch, Stand:14.12.2011):

HD85512 b, HD85512, Gliese581 c, Gliese581 d, Gliese581, Kepler22 b, Kepler22, Iota Horologii b,

Iota Horologii, Gliese876 c, Gliese876, Ozeanplanet, Gasplanet, Stellar classification,

Leuchtkraftklasse

http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/astronomie/tid-25381/exoplaneten-auf-der-suche- nach-

verstecktem-leben-leben-aber-anders_aid_729208.html

http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/news/kepscicon-briefing.html

http://www.extrasolar.net/planettour.asp?PlanetID=156

http://www.exobiologe.de/Leben_auf_Gasplaneten.html

http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2008/07/der-stern-zum-wochenende- iota-

horologii.php

http://www.esa.int/export/esaSC/Pr_3_2004_s_en.html

http://www.sterne-und-weltraum.de/alias/exoplaneten/exoplanet-enthaelt-lebensbausteine/1012387

http://www.daviddarling.info/encyclopedia/J/Jupiterlife.html

Literatur:

Spektrum der Wissenschaft von April 2011, von Dimitar Sasselov und Diana Valencia,

S.46-54, Auf der Suche nach der zweiten Erde

Spektrum der Wissenschaft von Oktober 2008, von Nancy Y. Kiang, S.30-38, Fotosynthese unter

fremden Sternen

Bildquellen

(1): http://www.sciencephoto.com/media/331488/enlarge

(2):http://www.thelivingmoon.com/43ancients/02files/Extra_Solar_Planet_Gliese581d.html

(3): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kamysh_log.jpg?uselang=de

(4-7): Eigene Fotos

(8): http://www.sciencephoto.com/media/338602/enlarge