Roter Zwerg: Bewohnbarer Planet möglich?

Ein sehr interessantes Thema, das mich zufällig auch die letzten Tage beschäftigt hat.

Also ein roter Zwerg ist ein Flarestern, d.h. die Strahlungsausbrüche würden alles andere als angenehm sein. Zweitens müsste ein Planet derart nahe um den roten Zwerg kreisen (vielleicht 0,05 AE), dass sich fast zwangsläufig eine gebundene Rotation einstellen würde; eine Seite wäre dauernd dem Stern zugewandt, die andere wäre in ewiger Dunkelheit. Der große Bonus eines roten Zwerges ist, dass er 100te Mrd. lang (einige Zahlen gehen in die Billionen Jahre) ruhig dahinstrahlen kann (die Flares natürlich ausgenommen) und Leben immens viel Zeit geben kann, sich weiterzuentwickeln.

Eine Seite, die sich genau diesem Thema widmet:
http://en.wikipedia.org/wiki/H…lity_of_red_dwarf_systems

Interessant finde ich die Orangen Zwerge wie Epsilon Eridani oder Alpha Centauri B. Diese strahlen relativ stabil und haben eine laaange Hauptreihenzeit von 15 bis 30 Mrd. Jahre, also genug Zeit, um Leben entstehen und weiterentwickeln zu lassen. Ein Planet müsste bei einem durchschnittlichen orangen Zwerg nicht näher als etwa der Venus oder etwa zwischen Merkur und Venus zur Sonne (oder hier besser gesagt dem K Zwerg) stehen.

Hallo Karsten, sicher bin ich mir da auch nicht, wieviel Prozent der roten Zwerge
wirklich Flackersterne sind. IIRC ist der Energieausstoß während eines "Flares" etwa doppelt so hoch wie "normal". Ich glaube, es gibt hier noch Leute, die dir da genaueres darüber sagen könnnen.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Könnte ein roter Zwergstern geringer Masse einen Planeten besitzen auf dem sich Leben auf einer der Erde vergleichbaren Basis entwickeln könnte? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Es wäre ja schön, wenn wir die Nebenbedingen für die Entwicklung von Leben und Intelligenz auf der Erde mal wissen würden. Wie waghalsig das ist, zeigen doch schon Theorien über den Untergang der Dinos aufgrund eines Kometen/Asterioiden-Einschlags.
Auf der anderen Seite gibt es Leben in der Tiefsee ohne Sonnenlicht und ohne Sauerstoff nur aufgrund von Vulkanismus und eines Stoffwechsels der Schwefelverbindungen umwandelt.
Gruß

Moin Karsten und Francesco,

nein, nicht alle M-Sterne sind Flare-Sterne, aber viele. Und wie Karsten schon richtig vermutet, gibt es da Korrellationen, einmal mit dem Alter des Sterns und einmal mit dem Spektraltyp. Je jünger ein Stern, desto aktiver ist er, und dementsprechend zeigen junge Sterne sehr häufig Flares, die teils auch recht heftig sind, zumindest im Vergleich zur Sonne. Flares treten auch bei frühen M-Sternen häufiger auf, besonders viele Flare-Sterne kennt man bei den Spektraltypen M3-M4. Ab Spektraltyp M5-M6 werden die Flares seltener, können aber immernoch recht stark werden. Ich hänge da mal ein Beispiel aus meiner eigenen Arbeit an:

Der M5-Stern CN Leo (auch bekannt unter dem Namen Wolf 359, der fünftnächste Stern überhaupt) zeigte am 19. Mai 2006 einen Flare, bei dem seine Rötgenhelligkeit um einen Faktor 100 anstieg (das gibt es bei starken Flares auf der Sonne auch), im sichtbaren Licht ist die Helligkeit sogar bis zu einem Faktor 500 angestiegen! Da muß man sich erstmal vorstellen, unsere Sonne könnte ähnliches anstellen[:0]

Zugegebenermaßen beruhen die extremen Zahlenwerte dann doch etwas auf den unterschiedlichen Eigenschaften Sonne-M-Zwerg, denn der Großteil der Leuchtkraft ist für diese kühlen Sterne weit ins Infrarote verschoben, so daß ein Helligkeitsanstieg im sichtbaren Licht besonders stark auffällt. Trotzdem sind solche extremen Ereignisse auf der Sonne eher selten, während sie bei Flaresternen ganz normal sind.

Caro

Danke Caro, eines möchte ich noch laienhaft anmerken. Ein Venustag (Bis die Sonne den Planeten praktisch scheinbar umrundet hat) dauert etwa 116 Tage. Dann verbringt man auf einem hypothetischen Ort auf der Venus fast 60 Tage auf der Nachtseite. Trotzdem ist es auf dem gesamten Planeten etwa gleich warm. So könnte Wasser und Atmosphäre auf einem Planeten um einen Roten Zwerg, auch wenn eine Seite immer in der Nachtseite läge, halbwegs ausgeglichene Temperaturen herrschen. Das andere Problem wäre dann eine eventuelle Photosynthese. Also auf der Nachtseite würde das gar nicht funktionieren, und ob Pflanzen dauernde Sonne aushalten - weiß nicht. Vielleicht ist in dem Bereich, an dem die Sonne ziemlich tief am Horizont, die Situtation besser. Dann kommt eben noch hinzu, dass rote Zwerge viel im Infrarotbereich strahlen und eher im rötlichen Bereich. So würde die Photosynthese (wenn das Leben darauf beruhen würde) anders funktionieren(?)

Nachtrag: In dem oben erwähnten engl. WikiArtikel ist als Referenz noch folgendes Interview mit Todd Henry angeführt:
http://www.astrobio.net/news/m…ews&file=article&sid=1694

Moin Karsten,

Sterne, die zu massearm sind um die benötigten Kerntemperaturen für die Fusion Wasserstoff -&gt; Helium zu erreichen, nennt man Braune Zwerge. Die Massengrenze zu "echten" Sternen liegt bei etwa 0.08 Sonnenmassen oder 75 Jupitermassen. Diese Objekte schaffen es zwar, am Anfang ihres Lebens den ersten Schritt der Fusionsreaktionen, die in der Sonne ablaufen, zu starten: die Fusion von normalem Wasserstoff zu Deuterium. Aber danach stoppt die Fusionskette recht bald, und der Braune Zwerg kühlt für den Rest seines Lebens einfach nur ab und gewinnt den Großteil seiner Energie daraus, daß er in sich zusammenschrumpft. Übrigens ein Objekt, das nicht mal diese Deuteriumfusion zustandebringt (hier läge die Grenze bei ca. 13 Jupitermassen), wäre definitionsgemäß ein Planet, auch wenn er keinen Stern umkreist...

Caro

Hallo Caro und Karsten,

IIRC sind es etwa 10 Mio K, die ein Stern im Zentrum aufweisen muss, um die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium zu ermöglichen. Hängt aber auch vom Druck ab. Braune Zwerge und kleinere Körper werden auch Planemos genannt.

(==&gt;)bzgl. Rote Zwerge: Das ist die gute Aussicht. Ich stelle mir vor: Bei der riesigen Anzahl von roten Zwergen können aufgrund der Wahrscheinlichkeit die verschiedensten Formationen auftreten und da könnten schon einige günstige dabei sein, eben wie Carsten gemeint hat, mit einem größeren Planeten weiter draussen auf einer Umlaufbahn.

Hallo, noch eine kurze Anmerkung. Ich habe gelesen, dass Proxima Centauri trotz seiner geschätzen 5 bis 6 Mio. Jahre immer noch sehr "lebhaft" ist oder sein soll. Ist dieser rote Zwerg eine Ausnahme? Immerhin soll auch seine Helligkeit zwischen 10,7m und 11,7m schwanken. Das ist eigentlich mehr als das Doppelte.

Hallo Francesco,

wie gesagt, es gibt M-Sterne, die sind Flare-Sterne und es gibt welche, die sind keine. Proxima ist einer, egal ob nun fortgeschrittenen Alters oder nicht. Auch bei ihm sind schon ziemlich heftige Flares beobachtet worden, ähnlich dem auf CN Leo, den ich gezeigt habe.
Andere alte Objekte wie zum Beispiel Barnards Stern dagegen sind absolut ruhig.

Caro

Zurück zur Ausgangsfrage:
Zum Thema „Lebensformen auf anderen Planeten“ allgemein:

Man sollte sich dabei vom herkömmlichen, uns bekannten Werden von „Leben“ verabschieden und auch anderen Denkmodellen eine Chance geben. Die Evolution hat alle möglichen Arten von Leben versucht und durchgespielt. Einige wurden weiterentwickelt, andere wurden wieder verworfen.
Bei Überfluß an Nahrung wuchsen die Lebewesen zur Übergröße heran, bei Mangel starben sie aus. Überlebendes Beispiel ist hier ein Laufvogel aus Australien. Früher einmal über einen Meter hoch, heute erhalten in der Größe eines Huhns, aber mit einem Ei, das nahezu den gesamten Körper ausfüllt. Eine andere, überlebende Anormalität ist das Schnabeltier, ein eierlegender Säuger, von dem nach seinem Erscheinen in Europa die Wissenschaft erst annahm, es handle sich um einen chinesischen Präparationsscherz.

Photosynthese muß nicht alleine ausschlaggebend für das Entstehen von Leben sein.

Unser Universum, so wie wir es kennen, besteht allerorts aus den gleichen Bausteinen, ergo könnten sich aus diesen Bausteinen des Lebens Arten entwickelt unter den verschiedensten möglichen Verfahrensweisen. Wohl auch unter solchen, die wir aus unserer Sicht heute ablehnen, da sie uns unbekannt sind. Anorganische Moleküle können durchaus in entsprechender Verbindung zu organischen Molekülen „aufsteigen“.

Wir gehen heute davon aus, dass zur Entstehung von Ein- oder Mehrzellern eines wichtig ist: Wasser. Das bedeutet jedoch nicht, dass es heute dort, wo einst ggf. Leben entstanden ist, auch heute noch Wasser vorhanden sein muß. Einzeller können hunderttausend Jahre lang eingekapselt überleben und bei veränderten Bedingungen zum erneuten Leben erweckt werden. Beispiele dafür gibt es einige.

Zitat Wikipedia, „Leben“

Von jeher ist Feuer auch ein Symbol für Leben. Tatsächlich besteht eine interessante Analogie zwischen Flammen und Lebewesen:
· Feuer hat eine Art „Stoffwechsel“: Kohlenwasserstoff- oder andere brennbare Verbindungen werden zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert, wobei die chemische Bindungsenergie in Strahlung (Wärme, Licht) umgewandelt und abgegeben wird.
· Es wächst und pflanzt sich fort, solange es genährt wird.
· Es bildet ein Fließgleichgewicht zwischen Nahrungsaufnahme und Abgabe der Endprodukte bei ständiger Erneuerung der Körpersubstanz.
· Es reagiert auf äußere Einflüsse.
Zitat Ende.

Auch wenn ich kein Science-Fiction-Fan bin und mir solche Filme nicht anschaue, glaube ich, dass einige Filmemacher sich dieser Thesen bedient haben, um damit „außerirdische Lebewesen“ zu erschaffen.

Bisher ist nur das auf den Nukleinsäuren RNA und DNA beruhende Leben bekannt, das auf unserem Planeten vor etwa 3,5 bis 3,9 Milliarden Jahren begann. Alle bekannten Lebensformen, von Bakterien und Pilzen über Pflanzen bis hin zu Tieren und dem Menschen, verwenden ausnahmslos denselben, universell gültigen genetischen Code und erzeugen aus den gleichen chemischen Bausteinen, nämlich fünf Nukleotiden und 20 Aminosäuren, die für irdisches Leben typischen Proteine und Nukleinsäuren.

Aber muß das für das gesamte Universum gelten und auch für Planeten um andere Sterne?
Können sich nicht auch aus den mannigfachen Verbindungsmöglichkeiten andere Formen herausbilden? Sind Wasser und Sauerstoff dazu unbedingt notwendig? Im Abstand von rund 30 cm existieren bei Geysiren in 6000 Metern Tiefe und enormem Druck Lebewesen, die keinen Zugang zu Sauerstoff haben. Sie haben sich dem Leben dort angepasst oder sich aus den Bedingungen heraus entwickelt.

Beantworten kann diese Frage heute noch niemand, aber man sollte sich (zumindest ich glaube so) offen halten für neues und nicht denken, dass alles nur so sein kann wie es in unserer, zumindest uns bekannter, Chemie ist.

CS
Winfried

&gt;Hier auf der Erde sind ja neben den höheren Pflanzen auch noch die Grün-Braun-Algen und Bakterien mit ihren jeweils unterschiedlichen lichtreaktiven Molekülen photosynthetisch aktiv. &lt;

Naja, sooo unterschiedlich sind die Photosyntheseapparate von höheren Pflanzen und Grünalgen nicht, und der Unterschied bei Braunalgen ist auch eher ein Detail. Bei manchen Bakterien ist es schon etwas andersartiger.

Aber zum Kern der Fragen: Ich denke, man kann bei einem M-Stern Photosynthese betreiben (wenn man nicht vorher durch einen von Caros Flares erlegt wird [:)]). Dass das Licht ziemlich rot ist, ist nicht so schlimm. Irdische Pflanzen finden das sogar bestimmt ganz muddelig. Denn das Rotmaximum des Chlorophyll a bei 660-700nm liegt doch ziemlich weit weg von dem Strahlungsmaximum unser Sonne. Das mit dem Dauerlicht ist auch kein grundsätzliches Problem. Was bei jeder Form von Photosynthese eher schädlich ist, ist zu viel Anregung durch zu viel Licht. Dann enstehen allerlei radikale Sauerstoffspezies, die die Photosyntheseapparate und andere Dinge in der Zelle schädigen.

Gegen anhaltend nervige spektrale Zusammensetzung des verfügbaren Lichtes kann man auch per Evolution was tun. Dazu muss man keineswegs seinen Photosyntheseapparat komplett umgestalten. Rotalgen z.B. haben im tieferen Wasser das Problem, dass sie kaum noch Rotlicht abkriegen! (Wie würden die sich über einen M-Stern freuen!). Grünes Licht wird aber von Chlorophyll nicht absorbiert (daher erscheint es uns ja auch grün). Um trotzdem überleben zu können, haben sie sich spezielle Zusatzpigmente angeschafft, die Phycobiline. Die sammeln das verfügbare Grünlicht ein und übertragen die Anregung auf das Chlorophyll. Und das funktioniert ziemlich gut - eine Rotalge macht im kristallklaren Karibikwasser in mehr als 150m Tiefe noch lekker Photosynthese - Weltrekord.

Aber ich denke, dass das Leben auf einem anderen Planeten sowieso mit anderen Pigmenten arbeiten wird oder sich gänzlich anderes mit Energie versorgt. Und dass der genetische Code bei denen nicht auf DNA basiert. Wenn die Mutationsrate erheblich höher ist, kann die ganze Evolution da drüben doch auch erheblich schneller laufen als bei uns. Man geht immer davon aus, dass unser Milliarden Jahre dauerndes evolutives Herumdümpeln typisch ist für den Rest des Universums, aber wissen tut das doch keiner! Daher finde ich Aussagen, ein Stern sei zu jung, um Leben hervorgebracht zu haben, immer etwas gewagt.

Hartwig

Hallo Hartwig, besonders den letzten Absatz finde ich interessant. Wenn erstes Leben schon vor 3,8 Mrd. nachgewiesen wurde, braucht man nicht zwangsweise von einem Stern ausgehen, der mindestens sagen wir 5 Mrd. halbwegs stabil strahlen kann. Was mir unverständlich ist, warum es soo extrem lange dauerte, bis sich die ersten mehrzelligen Lebewesen entwickelte. Wurde das Leben aufgehalten? Gab es Katastrophen? Ging es nicht schneller auf der Erde? Man muss ja nicht sagen, weil es auf der Erde so war, dass das nun "typisch" bzw. übertragbar auf andere lebensfreundliche Planeten sein muss. Dann muss man auch noch in Betracht ziehen: Ist Leben wirklich auf der Erde entstanden oder wurde es durch Panspermie "eingeschleppt".

Hallo Francesco,

genau dies ist ja auch die Frage, die bislang unbeantwortet blieb! Die einen behaupten, das Leben hätte sich auf der Erde gebildet, die anderen, es wäre eingeschleppt worden wie u.a. eventuell das Wasser.
Beide Thesen sind aus heutiger Sicht nicht beweisbar.

Fakt jedoch ist, daß sich dieses Leben ja irgendwo entwickelt haben muß. Dabei mag es ansich gleichgültig sein, ob dies auf irgendwelchen Gesteinsbrocken in der Oortschen Wolke geschah oder auf der Erde selbst.

Interessanter wäre natürlich, wüsste man, daß dieses Leben außerhalb unseres Sonnensystems entstanden wäre, dies würde die Gleichartigkeit des gesamten Universums beweisen. Leider glaube ich nicht, daß wir jemals zu dieser Erkenntnis (wissenschaftlich belegt) kommen werden.

CS
Winfried

Nochmal zu Francesco:

Zu Deiner Frage möchte ich einwerfen, daß unsere Erde vor 3,8 Millarden Jahre eine brodelnde Ursuppe war, in der ein weiterentwickeltes Leben nur schwer vorstellbar ist.
"Man" musste sich auf Ein- oder Mehrzeller beschränken, deren Überleben einfacher sich gestaltet als bei einem höheren Lebewesen, dessen Anforderungen an das Überleben in dieser Situation zu hoch gewesen wäre.

Erst nach einer gewissen Beruhigung und Abkühlung konnte sich aus diesen Urlebewesen höhere Spezien langsam entwickeln.

Die Ersten nachgewiesenen Versteinerungen von Mehrzellern sind 3,2 Milliarden Jahre alt und wurden in Alaska gefunden. Später dann noch die Ediacara-Fauna in Australien, ich komme gerade nicht auf deren Alter.

Es gab aber nicht nur Fortschritte, sondern auch Rückschritte in der Evolution: einige Lebewesen (höhere), die aus dem Wasser auf`s Land kamen, haben sich einige Zeit später wieder dem Wasser zugewandt.
So ist es ein Kommen und Gehen und von uns kaum nachvollziehbar.

CS
Winfried

Hallo Winfried,

Wenn wir das wüßten, ob Leben auf der Erde oder im Weltall entstanden ist... Das wäre eine der bedeutensten Erkenntnisse überhaupt, stelle ich mir vor. Dann stellt sich für mich noch die Frage. Ist das Leben aus einer Stelle entstanden oder gab es (bildlich gesagt) unabhängige Tümpel, die jeder etwas anderes entstehen ließen (praktisch das Leben entstand zwei, drei oder noch öfters unabhängig) und hat sich dann vermischt oder gekreuzt. Diese letzte Frage ist/wäre für mich an Faszination kaum mehr zu übertreffen, falls Leben da UND dort entstanden wäre.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Winfried Berberich</i>
<br />Nochmal zu Francesco:

Zu Deiner Frage möchte ich einwerfen, daß unsere Erde vor 3,8 Millarden Jahre eine brodelnde Ursuppe war, in der ein weiterentwickeltes Leben nur schwer vorstellbar ist.
"Man" musste sich auf Ein- oder Mehrzeller beschränken, deren Überleben einfacher sich gestaltet als bei einem höheren Lebewesen, dessen Anforderungen an das Überleben in dieser Situation zu hoch gewesen wäre.

...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Hallo Winfried, ich stimme dir zu. Das Leben richtet sich nach den Umständen. Trotzdem glaube ich, dass die ungemütliche Zeit doch dann einmal vorbei war.
Die Tabelle in:
http://de.wikipedia.org/wiki/Evolution zeigt, dass es fast 2 Mrd. Jahre dauerte von einzelligen bis mehrzelligen Leben, dann wieder etwa die gleiche Zeitspanne, bis vor etwa 500 Mio. es mit der kambrischen Explosion so "richtig" losging.

Man kann, genauso wie im Themenbereich Religion, darüber tagelang ohne Ergebnis diskutieren....

Wir können leider nur sagen, wir glauben...

Und ich glaube eben, Leben kann sich unabhängig voneinander an verschiedenen Orten entwickeln und es wird Spezies geben, die sich genau ihrer Umgebung anpassen, so wie es auf der Erde geschehen ist (siehe mein Eingangsposting dazu). Was taugt bleibt, das andere wird gehen, so will es die Evolution.

Da man aber weiß, daß in dem von uns überschaubaren Wertraum alles aus den gleichen Elementen besteht, denke ich, daß sich überall, wo die Möglichkeit dazu gegeben ist, sich Leben in irgendeiner Art und Weise entwickeln kann und sich sicherlich auch entwickelt hat.

Ich denke nicht, daß wir im weiten Raum die einzigen Lebewesen sind.

Täglich wird irgendwo im All neues Leben entstehen und Leben vergehen. Die Voraussetzungen dazu sind an Milliarden von Planeten gegeben, dessen bin ich mit sicher. Leider befinden wir uns hier noch in der Steinzeit der Weltraumforschung und es wird schwer werden, ideale Planeten zu finden und zu analysieren.

CS
Winfried