Diamant statt Granit: Die ersten Planeten des Kosmos könnten früher entstanden sein als bisher angenommen. Denn auch alte Sterne mit wenig Eisen, aber dafür viel Kohlenstoff können Planeten bilden, wie Astronomen herausfanden. Statt aus Silikaten und Eisen bestehen solche Planeten dann aus Graphit und Diamant. Doch für die Entstehung kohlenstoffbasierten Lebens wäre das kein Hindernis – im Gegenteil.
Wann und wo entstanden die ersten Planeten im Kosmos? Diese Frage ist entscheidend, um zu verstehen, wo sich erste Lebensformen gebildet haben könnten. Bisher ging man davon aus, dass sich erst die sogenannten metallreichen Sterne als Kinderstube für Planeten eigneten. Diese eher jungen Sterne, zu denen auch unsere Sonne gehört, enthalten größere Anteile schwerer Elemente und damit genügend Baustoff für eine Akkretionsscheibe und die aus ihr entstehenden Planetenkerne.
Die erste Generation von Sternen dagegen war zu kurzlebig und zu arm an schweren Elementen, um Planeten zu bilden -so viel ist klar. Auch die folgenden, massearmen Population II-Sterne galten bisher als nicht zur Planetenbildung fähig. Denn diese in den Zentren von Sternenhaufen und Galaxien vorkommenden Sterne enthalten nur geringe Anteile an Metallen.
Kohlenstoff statt Eisen und Silizium
Doch Natalie Mashian und Abraham Loeb vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics widersprechen dieser Ansicht nun. Sie legen Argumente dafür vor, dass auch diese alten Population II-Sterne sehr wohl bereits Planeten gebildet haben könnten. Denn viele dieser stellaren „Uropas“ enthalten sehr viel mehr schwere Elemente als lange angenommen.
„Viele dieser Sterne haben große Überschüsse an Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff“, erklären die Astronomen. „Der gesamte Massenanteil von Elementen schwerer als Helium ist daher in ihnen kaum niedriger als in der Sonne.“ Auch wenn diese Sterne hundertfach weniger Eisen enthalten als die jüngeren Population I Sterne, besitzen sie nach den Berechnungen der Forscher durchaus genügend Baustoff für Planeten.
Planeten aus Graphit und Diamant
Die in solchen Systemen entstandenen Himmelskörper haben allerdings keinen Eisenkern mit silikatreicher Umhüllung wie die Erde und ihre Nachbarplaneten, sondern bestehen vorwiegend aus Kohlenstoff in Form von Graphit, Diamant und der Verbindung Siliziumkarbid. Ihre Gashülle ist besonders reich an Methan und Kohlenmonoxid.
Einige solcher Exoplaneten haben Astronomen bisher sogar schon entdeckt, darunter einen heißen Jupiter mit Kohlenstoffhülle und den Diamantplanet 55 Cancri e. Sie galten bisher allerdings eher als Ausnahmeerscheinungen.
Genügend Zeit für Lebensformen
Auf den ersten Blick klingen solche Welten nicht sonderlich lebensfreundlich, doch das täuscht: „Wir haben gute Gründe anzunehmen, dass extraterrestrisches Leben ähnlich wie auf der Erde kohlenstoffbasiert ist“, erklärt Mashian. Es spreche daher nichts dagegen, dass auch auf solchen Kohlenstoffplaneten Leben entstehen könne. „Dies sind gute Voraussetzungen für die Entstehung von Leben schon früh im Universum.“
Tatsächlich gehen Astronomen davon aus, dass die Wahrscheinlichkeit, extraterrestrisches Leben zu entdecken, gerade um alte Sterne und Planeten besonders hoch ist. Denn dort hatte die Evolution genügend Zeit, um Lebensformen entstehen zu lassen und vielleicht sogar fortgeschrittene Alien-Zivilisationen.
Nach Ansicht von Mashian und Loeb könnte es sich daher lohnen, gezielt Ausschau nach Kohlenstoffplaneten um alte Sterne zu halten. „Zwar wäre die direkte Detektion solcher Exoplaneten wegen ihrer dunklen Oberfläche schwierig, Techniken wie die Transitmethode aber könnten sie aufspüren“, so die Forscher. „Ein Beobachtungsprogramm zur Suche nach Kohlenstoffplaneten um massearme Population II-Sterne könnte die Frage klären, wie früh nach dem Urknall Planeten und damit auch Leben entstanden sein kann.“ (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2016; arXiv:1603.06943)
(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 08.06.2016 – NPO)
