Dieser Artikel wurde ursprünglich bei The Conversation veröffentlicht. Die Veröffentlichung hat den Artikel zu Space.coms Expert Voices: Op-Ed & Insights beigetragen.
Maureen Cohen ist Postdoktorandin im Bereich Venus Global Climate Modeling an der Open University.
Schlafen Außerirdische? Schlaf mag für Sie eine Selbstverständlichkeit sein, aber Untersuchungen deuten darauf hin, dass viele Planeten, auf denen sich Leben entwickeln könnte, keinen Tag- und Nachtzyklus haben. Man kann es sich kaum vorstellen, aber es gibt Organismen, die in den lichtlosen Lebensräumen der Erde, tief unter der Erde oder auf dem Meeresgrund, leben und uns eine Vorstellung davon geben, wie außerirdisches Leben ohne zirkadianen Rhythmus aussehen könnte.
In unserer Galaxie gibt es Milliarden potenziell bewohnbarer Planeten. Wie kommen wir auf diese Zahl? Die Milchstraße hat zwischen 100 und 400 Milliarden Sterne.
Siebzig Prozent davon sind winzige, kühle Rote Zwerge, auch M-Zwerge genannt. Eine im Jahr 2013 veröffentlichte detaillierte Untersuchung von Exoplaneten schätzte, dass 41 % der M-Zwergsterne einen Planeten in ihrer „Goldlöckchen“-Zone haben, der Entfernung, in der der Planet die richtige Temperatur hat, um flüssiges Wasser zu unterstützen.
Diese Planeten haben jedoch nur das Potenzial, flüssiges Wasser zu beherbergen. Wir wissen noch nicht, ob einer von ihnen tatsächlich Wasser hat, geschweige denn Leben. Dennoch sind es allein in den Goldlöckchen-Zonen der M-Zwerge 28,7 Milliarden Planeten. Dabei sind andere Arten von Sternen wie unsere eigene gelbe Sonne noch nicht einmal berücksichtigt.
Gesteinsplaneten, die in der bewohnbaren Zone eines M-Zwergs kreisen, werden M-Erden genannt. M-Erden unterscheiden sich in grundlegenden Punkten von unserer Erde. Da M-Zwergsterne viel kühler als die Sonne sind, sind sie zum einen nahe beieinander, was die Anziehungskraft des Sterns auf den Planeten enorm stark macht.
Die Schwerkraft des Sterns zieht auf der näheren Seite des Planeten stärker an als auf der anderen Seite und erzeugt Reibung, die der Drehung des Planeten über Äonen hinweg Widerstand leistet und sie verlangsamt, bis Drehung und Umlaufbahn synchronisiert sind. Dies bedeutet, dass die meisten M-Erden wahrscheinlich durch Gezeiten blockiert sind, was bedeutet, dass eine Hemisphäre immer der Sonne zugewandt ist, während die andere immer von der Sonne abgewandt ist.
Das Jahr eines von Gezeiten blockierten Planeten ist genauso lang wie sein Tag. Der Mond ist durch Gezeiten an die Erde gebunden, weshalb wir immer nur eine Seite des Mondes sehen und niemals seine andere Seite.
Ein von Gezeiten blockierter Planet mag exotisch erscheinen, aber die meisten potenziell bewohnbaren Planeten sind wahrscheinlich so. Unser nächster planetarischer Nachbar, Proxima Centauri b (vier Lichtjahre entfernt im Alpha-Centauri-System), ist wahrscheinlich eine durch Gezeiten blockierte M-Erde.
Anders als unsere Erde haben M-Erden also keine Tage, keine Nächte und keine Jahreszeiten. Aber das Leben auf der Erde, von Bakterien bis hin zu Menschen, hat zirkadiane Rhythmen, die auf den Tag-Nacht-Zyklus abgestimmt sind.
Schlaf ist nur das offensichtlichste davon. Der zirkadiane Zyklus beeinflusst die Biochemie, die Körpertemperatur, die Zellregeneration, das Verhalten und vieles mehr. Beispielsweise entwickeln Menschen, die morgens geimpft werden, mehr Antikörper als diejenigen, die sie nachmittags erhalten, da die Reaktionsfähigkeit des Immunsystems im Laufe des Tages schwankt.
Wir wissen nicht genau, wie wichtig Phasen der Inaktivität und Regeneration für das Leben sind. Vielleicht können Wesen, die sich ohne zyklische Zeit entwickelt haben, einfach weiter tuckern und müssen sich nie ausruhen.
Um unsere Spekulationen zu untermauern, können wir uns Organismen auf der Erde ansehen, die fernab des Tageslichts gedeihen, etwa Höhlenbewohner, Tiefseelebewesen und Mikroorganismen in dunklen Umgebungen wie der Erdkruste und dem menschlichen Körper.
Viele dieser Lebensformen haben Biorhythmen, die auf andere Reize als Licht synchronisiert sind. Nacktmulle verbringen ihr ganzes Leben unter der Erde und sehen nie die Sonne, aber sie haben eine zirkadiane Uhr, die auf tägliche und saisonale Temperatur- und Niederschlagszyklen abgestimmt ist. Tiefseemuscheln und Heißluftgarnelen synchronisieren sich mit den Gezeiten des Ozeans.
Im menschlichen Darm lebende Bakterien synchronisieren sich mit den Melatoninschwankungen in ihrem Wirt. Melatonin ist ein Hormon, das Ihr Körper als Reaktion auf Dunkelheit produziert.
Temperaturschwankungen, die durch thermische Entlüftungsöffnungen, Feuchtigkeitsschwankungen und Veränderungen in der Umweltchemie oder in Strömungen verursacht werden, können allesamt Biooszillationen in Organismen auslösen. Dies deutet darauf hin, dass Biorhythmen intrinsische Vorteile haben.
Jüngste Forschungsergebnisse zeigen, dass M-Earths Zyklen haben könnten, die Tage und Jahreszeiten ersetzen. Um Fragen wie diese zu untersuchen, haben Wissenschaftler Klimamodelle angepasst, um zu simulieren, wie die Umwelt auf einer M-Erde aussehen würde, einschließlich unseres Nachbarn Proxima Centauri b.
In diesen Simulationen scheint der Kontrast zwischen Tag- und Nachtseite schnelle Windstrahlen und atmosphärische Wellen zu erzeugen, wie sie den Jetstream der Erde dazu bringen, sich zu biegen und zu schlängeln. Wenn der Planet Wasser hat, bilden sich auf der Tagseite wahrscheinlich dicke Wolken voller Blitze.
Wechselwirkungen zwischen Winden, atmosphärischen Wellen und Wolken können das Klima zwischen verschiedenen Zuständen verschieben und regelmäßige Zyklen von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Niederschlag verursachen. Die Länge dieser Zyklen variiert je nach Planet zwischen mehreren zehn und mehreren hundert Erdentagen, steht jedoch in keinem Zusammenhang mit seiner Rotationsperiode. Während der Stern am Himmel dieser Planeten fixiert bleibt, wird sich die Umgebung verändern.
Vielleicht würde das Leben auf M-Erden Biorhythmen entwickeln, die mit diesen Zyklen synchronisiert sind. Wenn eine zirkadiane Uhr interne biochemische Schwingungen organisiert, muss sie dies möglicherweise tun.
Oder vielleicht würde die Evolution eine seltsamere Lösung finden. Wir könnten uns Arten vorstellen, die auf der Tagseite des Planeten leben und zur Nachtseite wandern, um sich auszuruhen und zu regenerieren. Eine zirkadiane Uhr im Raum statt in der Zeit.
Dieser Gedanke sollte uns daran erinnern, dass, wenn es dort draußen Leben gibt, Annahmen auf den Kopf gestellt werden, von denen wir nicht wussten, dass wir sie haben. Die einzige Gewissheit ist, dass es uns überraschen wird.
