Was uns das Klima von Arrakis über die Suche nach bewohnbaren Exoplaneten verraten kann

„Dune“ von Frank Herbert ist eine epische Science-Fiction-Erzählung mit einer Umweltbotschaft im Mittelpunkt. Die Romane und Filme spielen auf dem Wüstenplaneten Arrakis, von dem verschiedene Charaktere träumen, ihn in eine grünere Welt zu verwandeln, so wie manche sich heute den Mars vorstellen.

Wir haben Arrakis mithilfe eines Klimamodells untersucht, einem Computerprogramm, das denen ähnelt, die zur Erstellung von Wettervorhersagen verwendet werden. Wir entdeckten, dass die Welt, die Herbert geschaffen hatte, lange bevor Klimamodelle überhaupt existierten, bemerkenswert genau war und bewohnbar, ja sogar gastfreundlich sein würde.

Allerdings war Arrakis nicht immer ein Ödland. In der Geschichte von Dune waren einst 91 % des Planeten von Ozeanen bedeckt, bis eine uralte Katastrophe zu seiner Wüstenbildung führte. Das verbleibende Wasser wurde dann durch Sandforellen entfernt, eine invasive Art, die nach Arrakis eingeführt wurde. Diese vermehrten sich und transportierten Flüssigkeit in Hohlräume tief unter der Erde, wodurch der Planet zunehmend trockener wurde.

Um zu sehen, was ein großer Ozean für das Klima und die Bewohnbarkeit des Planeten bedeuten würde, verwendeten wir dasselbe Klimamodell: Wir führten einen Ozean ein, ohne andere Faktoren zu verändern.

Wir gehen davon aus, dass die globale Durchschnittstemperatur um 4 °C sinken würde, wenn der größte Teil von Arrakis überschwemmt wäre. Dies liegt vor allem daran, dass die Ozeane der Atmosphäre Feuchtigkeit zuführen, was zu mehr Schnee und bestimmten Wolkenarten führt, die beide die Sonnenenergie zurück in den Weltraum reflektieren. Aber es liegt auch daran, dass die Ozeane auf der Erde und (wir gehen davon aus) auf Arrakis „Halogene“ ausstoßen, die den Planeten kühlen, indem sie die Ozonschicht abbauen, ein starkes Treibhausgas, von dem es auf Arrakis angeblich weit mehr gibt als auf der Erde.

Es überrascht nicht, dass die Meereswelt 86-mal feuchter ist, da eine große Menge Wasser aus den Ozeanen verdunstet. Das bedeutet, dass Pflanzen wachsen können, weil Wasser keine begrenzte Ressource mehr ist, wie es in der Arrakis-Wüste der Fall ist.

Eine feuchtere Welt wäre stabiler

Ozeane reduzieren auch Temperaturextreme, da sich Wasser langsamer erwärmt und abkühlt als Land. (Dies ist einer der Gründe, warum Großbritannien, umgeben von Ozeanen, relativ milde Winter und Sommer hat, während Gebiete weiter im Landesinneren im Sommer tendenziell wärmer und im Winter sehr kalt sind.) Das Klima eines ozeanischen Planeten ist daher stabiler als das einer Wüstenwelt.

In der Arrakis-Wüste würden die Temperaturen 70 °C oder mehr erreichen, während wir im ozeanischen Zustand die höchsten gemessenen Temperaturen auf etwa 45 °C schätzen. Das bedeutet, dass das Meer von Arrakis auch im Sommer bewohnbar wäre. Außerhalb der Pole (immer noch kalt und schneereich) könnten Wälder und Ackerfrüchte wachsen.

Es gibt jedoch einen Nachteil. Tropische Regionen würden von großen Wirbelstürmen heimgesucht, da die riesigen, warmen Ozeane einen Großteil der Energie und Feuchtigkeit enthalten würden, die zur Auslösung von Hurrikanen erforderlich wäre.

Die Suche nach bewohnbaren Planeten

Das ist nicht alles eine völlig abstrakte Übung, denn auch Wissenschaftler, die nach bewohnbaren „Exoplaneten“ in fernen Galaxien suchen, suchen nach solchen Dingen. Derzeit können wir solche Planeten nur entdecken, indem wir mit riesigen Teleskopen im Weltraum nach Planeten suchen, die der Erde in Bezug auf Größe, Temperatur, verfügbare Energie, Wasseraufnahmefähigkeit und andere Faktoren ähneln.

Wir wissen, dass Wüstenwelten im Universum wahrscheinlich häufiger vorkommen als erdähnliche Planeten. Planeten mit Ozeanen, die potenziell für Leben geeignet sind, befinden sich im Allgemeinen in der sogenannten „Goldlöckchen-Zone“: weit genug von der Sonne entfernt, um nicht zu heiß zu werden (d. h. weiter als die kochende Venus), aber nah genug, um zu verhindern, dass alles einfriert ( so näher als Ganymed, Jupiters eisiger Mond).

Untersuchungen haben gezeigt, dass diese bewohnbare Zone für Planeten mit großen Ozeanen besonders klein ist. Es besteht die Gefahr, dass ihr Wasser entweder vollständig gefriert, was den Planeten noch kälter macht, oder dass es in einem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt verdunstet, bei dem eine Wasserdampfschicht das Entweichen von Wärme verhindert und der Planet immer heißer wird.

Die bewohnbare Zone ist daher für Wüstenplaneten viel größer, da sie an ihrem äußeren Rand weniger Schnee- und Eisbedeckung haben und mehr Wärme von ihrer Sonne absorbieren, während an ihrem inneren Rand weniger Wasserdampf vorhanden ist und daher die Gefahr einer Flucht geringer ist. Treibhauseffekt.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Entfernung zu ihrem Heimatstern zwar eine allgemeine Durchschnittstemperatur für einen Planeten liefern kann, ein solcher Durchschnitt jedoch irreführend sein kann. Beispielsweise haben die Arrakis in der Wüste und im Ozean eine bewohnbare Durchschnittstemperatur, aber die täglichen Temperaturextreme auf dem Ozeanplaneten sind viel gastfreundlicher.

Derzeit können selbst die leistungsstärksten Teleskope Temperaturen nicht mit dieser Detailgenauigkeit erfassen. Sie können auch nicht im Detail erkennen, wie die Kontinente auf fernen Planeten angeordnet sind. Auch dies könnte bedeuten, dass die Durchschnittswerte irreführend sind. Obwohl beispielsweise der von uns modellierte Arrakis-Ozean sehr bewohnbar wäre, liegt der größte Teil des Landes in den Polarregionen, in denen das ganze Jahr über Schnee liegt – die tatsächliche Fläche an bewohnbarem Land ist also viel geringer.

Solche Überlegungen könnten in unserer fernen Zukunft wichtig sein, wenn erwartet wird, dass die Erde einen Superkontinent bildet, dessen Mittelpunkt der Äquator ist. Dieser Kontinent würde den Planeten viel zu heiß machen, als dass Säugetiere und andere Lebensformen überleben könnten, was zu einem Massensterben führen könnte.

Wenn die bewohnbarsten Planeten im Universum Wüsten sind, handelt es sich möglicherweise durchaus um sehr extreme Umgebungen, die erhebliche technologische Lösungen und Ressourcen zur Unterstützung des Lebens erfordern – Wüstenwelten werden beispielsweise wahrscheinlich keine sauerstoffreiche Atmosphäre haben.

Aber das wird die Menschen nicht davon abhalten, es zu versuchen. Elon Musk und SpaceX haben beispielsweise große Ambitionen: eine Kolonie auf unserem nächsten Wüstenplaneten, dem Mars, zu gründen. Aber die vielen Herausforderungen, vor denen sie stehen werden, werden nur die Bedeutung unserer eigenen Erde als Wiege der Zivilisation unterstreichen, zumal es möglicherweise nicht so viele ozeanische Welten gibt, wie wir gehofft hatten. Wenn Menschen am Ende andere Welten kolonisieren, werden sie wahrscheinlich mit vielen der gleichen Probleme konfrontiert sein wie die Charaktere in Dune.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.