Schneller Aliens entdecken

Wer außerirdisches Leben finden will, muss zunächst genau überlegen, wonach er eigentlich sucht

Wenn ET nicht gerade vom Mars kommt, sondern aus einem weit entfernten Sternensystem, wird ihm die Erde als belebter Planet gar nicht unbedingt auffallen. Zu sehen ist unser Heimatplanet aus ein paar Tausend Lichtjahren Entfernung jedenfalls nicht. Der Gesteinsbrocken ist im Vergleich etwa zu Jupiter und Saturn winzig, sodass er die Bewegung der Sonne kaum sichtbar beeinflusst. Die Radiowellen, die unsere Zivilisation ins All schickt, taugen ebensowenig als kosmisches Leuchtfeuer, schließlich haben wir überhaupt erst vor wenigen Generationen das erste Radio konstruiert. Und unseren kompletten Planeten in einer Explosion zu zerstören, ist der Menschheit leider noch nicht gelungen.

Diese Einschränkungen gelten natürlich andersherum auch, wenn wir uns selbst auf die Suche nach fremden Lebensformen machen. Woran sollen wir sie aus großer Ferne erkennen? Es gibt aber einen Stoff, der unter Astronomen als typisches (wenn auch bei weitem nicht zwingendes) Zeichen von Leben gilt – und den wir seit ein paar Hundert Jahren in verstärktem Maße freiwillig in der Atmosphäre aussetzen: Methan, unter den Bedingungen auf der Erde gasförmig, kann unter Umständen biologischen Ursprungs sein.

Um herauszufinden, welche Stoffe sich in der Atmosphäre eines Planeten befinden, benötigt man ein Spektrum des Lichts, das von diesem ausgestrahlt oder reflektiert wird. In der Schule haben wir gelernt, wie Spektren entstehen: Angeregte Elektronen bewegen sich in ein niedrigeres Energieniveau und lassen dabei ein Photon fahren. Dessen Farbe (beziehungsweise Wellenlänge und damit Energie) hängt vom Energieunterschied der beiden Ebenen ab, zwischen denen das Elektron wechselt.

Die Realität entspricht zwar im Wesentlichen diesem Schulstoff, ist aber doch noch ein bisschen komplizierter. Methan besteht zwar nur aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoff-Atomen und ist dabei noch hoch symmetrisch, doch selbst diese bescheidene Mehrkörpersystem stellt die Physiker vor erhebliche Schwierigkeiten. So kommt es, dass selbst bei Zimmertemperatur das Spektrum von Methan noch nicht komplett charakterisiert wurde. Wenn die Temperaturen aber steigen, etwa auf ein Niveau wie auf einem Braunen Zwerg, sind gleich Millionen verschiedener Übergänge möglich. Das aktuelle Wissen über das Methan-Spektrum in verschiedenen Bereichen ist Stückwerk: zum Teil aus dem Aufbau des Moleküls berechnet, zum Teil halb-empirisch bestimmt und zum Teil experimentell gemessen.

In einem Paper in den Veröffentlichungen der US-Akademie der Wissenschaften stellt ein britisches Team nun neue Spektrallisten von Methan vor, die eine weitaus höhere Auflösung besitzen. Im Temperaturbereich bis zu 1500 Kelvin sind sie anscheinend komplett – und zwar mit 9,8 Milliarden Übergängen. Für denselben Bereich war man experimentell auf 340.000 Übergänge gekommen. Die Forscher haben für ihre Arbeit das Methan-Molekül im Supercomputer COSMOS simuliert. Die Forscher zeigen auch, dass die neu berechneten Spektren die Wirklichkeit wiedergeben. Zugleich ergibt sich, dass durch das unvollständige Wissen der Methangehalt von Himmelskörpern offenbar systematisch unterschätzt wurde. Das ist nicht nur für die Suche nach eventuellen Außerirdischen von Bedeutung, sondern auch für unser Verständnis von Aufbau und Evolution der Himmelskörper.