Zukunftsprojekte der Europäischen Weltraumorganisation ESA

Die drei Themenfelder von Voyage 2050 der ESA

Das von der ETH Zürich geleitete und vom NCCR «PlanetS» unterstützte Projekt LIFE erforscht klimatisch gemässigte Exoplaneten – also Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems, mit erdähnlichen Temperaturen, die in ihrer Atmosphäre oder auf ihrer Oberfläche flüssiges Wasser enthalten könnten. Die Forschenden suchen nach erdähnlichen Exoplaneten in Infrarotlicht, ein Forschungsbereich, der innerhalb des ESA-Themas von externe Seite Voyage 2050 liegt: Von gemäßigten Exoplaneten zur Milchstrasse. Dieser Artikel berichtet mehr darüber.

Mögliche Anwendungsgebiete des im Rahmen des NFS «PlanetS» an der Universität Bern in Entwicklung stehenden Instruments ORIGIN ist die Erforschung der Eismonde von Jupiter und Saturn. Die Fragestellung, ob Leben unter der Eisdecke der Eismonde entdeckt werden kann, gehört sich ebenfalls zu einem der drei Themenfelder der ESA: Monde der Riesenplaneten. Darüber finden sie hier externe Seite mehr. Die beiden Projekte verfolgte der NFS «PlanetS» bereits vor der Themenwahl der ESA mit konkreten Plänen und Teilprojekten. Das dritte von der ESA gewählte Themenfeld von Voyage 2050 ist: Neue physikalische Sonden für das frühe Universum.

LIFE: Erdähnliche Exoplaneten in Infrarotlicht

Die Charakterisierung von Planeten, die viele Lichtjahre entfernt sind, ist bereits eine schwierige Aufgabe. Doch klimatisch gemässigte Gesteinsplaneten stellen eine besondere Herausforderung dar, da sie relativ klein sind und ihren Stern in einer grossen Entfernung umkreisen. Das macht es schwierig, sie mit der gängigen Transitmethode zu untersuchen, bei der das Licht des Sterns analysiert wird, welches die Atmosphäre des Planeten durchquert und mit den vorhandenen Molekülen wechselwirkt. Diese Wechselwirkungen hinterlassen Spuren im Sternenlicht und geben so Aufschluss über die Atmosphäre des Planeten. Doch je kleiner ein Planet ist und je weiter er von seinem Stern entfernt ist, desto geringer ist die Chance, einen solchen Transit zu erfassen. Viele Moleküle, die mit Leben in Verbindung gebracht werden – wie Wasser, Sauerstoff oder Methan – wechselwirken auch mit infrarotem Licht, das von den Planeten selbst stark abgestrahlt wird. Um Anzeichen für Leben auf fernen Planeten zu finden, müssen diese Moleküle daher bei Infrarot-Wellenlängen gesucht werden.

Ziel des LIFE-Teleskops

«Infrarotlicht ist aber viel schwieriger zu detektieren als das helle Licht eines Sterns», erklärt Adrian Glauser, leitender Instrumentenwissenschaftler des LIFE-Projekts an der ETH Zürich und Mitglied von «PlanetS». Für den direkten Nachweis der schwachen Planetenemission braucht es ein grosses Teleskop, das sich im Weltraum befindet. Nur so kann das sehr schwache Licht der Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems entdeckt werden.

«Leider passt ein Teleskop von der Grösse des Extreamly Large Teleskops ELT der ESO mit seinem 39-Meter-Spiegel, das derzeit in Chile gebaut wird, nicht in eine Rakete», erklärt der amtierende Leiter der LIFE-Mission, ETH-Professor und Mitglied von «PlanetS» Sascha Quanz lachend. «Deshalb soll bei der LIFE-Mission ein Schwarm von fünf kleineren Teleskopen ins All geschickt werden, die in Formation fliegen und durch ein Mittelstück optisch miteinander verbunden sind. Damit erreichen wir eine effektive Spiegelgrösse von bis zu 200 Metern und können das sehr schwache Infrarotlicht von Planeten aufspüren».

Das sind riesige Chancen

Obwohl die Aufgabe gewaltig ist, das Projekt sich noch in einem frühen Stadium befindet und der Zeitplan einen langen Atem erfordert, schreckt Glauser davor nicht zurück. «Ich bin bereit, den Rest meiner Karriere diesem Projekt zu widmen», sagt er. Sascha Quanz, der das Projekt als eines der Voyage 2050-Themen der ESA vorgeschlagen hatte, fügt hinzu: «Die Auswahl des Themas ist natürlich eine aufregende Nachricht für die LIFE-Initiative und ein zusätzlicher Ansporn für unsere Aktivitäten!»

Genauso freuen sich auch Andreas Riedo und Niels Ligterink, die an der der Universität Bern an der Entwicklung des empfindlichsten Instruments für die Suche nach Leben forschen: dem ORganics Information Gathering Instrument. Kurz: ORIGIN. Details zu diesem Projekt finden Sie externe Seite hier. Die Auswahl der Themenfelder durch die ESA sind gesetzt, doch welche Projekte die ESA zu einem späteren Zeitpunkt umsetzen wird, steht noch nicht fest. Diese Entwicklung wird weiterhin in ganz Europa mit Spannung verfolgt.