Der Planetenkern als Lebenszeichen Neue Checkbox für die Frage nach Leben im All

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Ob Leben auf einem fremden Planeten entstehen kann, ist an viele Voraussetzungen geknüpft. Dabei zählt nicht nur der passende Abstand zum Zentralgestirn, sondern auch der Vorrat an chemischen Elementen – den Bausteinen des Lebens. Eine neue Studie zeigt nun, dass der Sauerstoffgehalt während der Kernbildung eines Planeten entscheidend ist, um genug Phosphor und Stickstoff für Leben verfügbar zu machen. Damit würden zahlreiche Planeten von vornherein für Leben ausscheiden.

Damit auf einem Planeten Leben entstehen kann, braucht er gewisse chemische Elemente in ausreichenden Mengen. Auf keinen Fall fehlen dürfen Phosphor und Stickstoff. So ist Phosphor unentbehrlich für den Aufbau der DNA und RNA, welche genetische Informationen speichern und übertragen, und für den Energiehaushalt der Zellen. Stickstoff ist unter anderem ein Bestandteil von Proteinen, die für den Aufbau, die Struktur und die Funktion von Zellen essenziell sind. Ohne diese beiden Elemente kann sich aus lebloser Materie kein Leben entwickeln.

Eine Studie unter der Leitung von Craig Walton, Postdoc am Centre for Origin and Prevalence of Life der ETH Zürich, und ETH-Professorin Maria Schönbächler deckt nun eine neue Regel für die Entstehung von Leben auf. Demnach legt bereits die Bildung des Planetenkerns fest, ob genügend Phosphor und Stickstoff vorhanden sind. „Entscheidend während der Kernbildung ist, dass es genau die richtige Menge an Sauerstoff gibt, damit Phosphor und Stickstoff auf der Planetenoberfläche bleiben“, erklärt Walton, der Erstautor der Studie. Auf der Erde war genau dies vor etwa 4,6 Milliarden Jahren der Fall – was sie zu einem chemischen Glücksfall im Universum macht. Diese Erkenntnis könnte die Suche nach Leben im Universum verändern.

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Kernbildung als kosmisches Roulette

Wenn sich Planeten formen, bestehen sie zunächst aus geschmolzenem Gestein. In dieser Phase findet ein Sortierprozess statt: Schwere Metalle wie Eisen sinken in die Tiefe und bilden den Kern, während aus den leichteren Gesteinen der Mantel und später die Kruste entsteht.

Ist während der Kernbildung zu wenig Sauerstoff vorhanden, verbindet sich Phosphor mit schweren Metallen wie Eisen und wandert in den Kern. Damit geht das Element für die Entstehung von Leben verloren. Gibt es während der Kernbildung hingegen zu viel Sauerstoff, bleibt der Phosphor zwar im Mantel, doch Stickstoff entweicht leichter in die Atmosphäre und kann so ganz verloren gehen.

Chemische Goldlöckchen-Zone

Walton und seine Ko-Autorinnen zeigten in zahlreichen Modellierungen, dass nur in einem erstaunlich schmalen Bereich mittlerer Sauerstoff-Verhältnisse – einer so genannten chemischen Goldlöckchen-Zone – sowohl Phosphor als auch Stickstoff in ausreichender Menge im Mantel verbleiben.

„Unsere Modelle machen deutlich, dass die Erde genau in diesem Bereich liegt. Hätten wir während der Kernbildung der Erde nur ein klein wenig mehr oder weniger Sauerstoff gehabt, wäre nicht genug Phosphor und Stickstoff für die Entstehung des Lebens vorhanden gewesen“, sagt Walton.

Die Forschenden wiesen zudem nach, dass bei der Bildung anderer Planeten wie dem Mars der Sauerstoffgehalt außerhalb dieser Goldlöckchen-Zone lag. Auf dem Mars führte dies dazu, dass es im Mantel mehr Phosphor als auf der Erde gab, aber weniger Stickstoff, was zu schwierigen Bedingungen für Leben führte.

Neue Kriterien für die Suche nach Leben

Die neuen Erkenntnisse könnten verändern, wonach Forschende Ausschau halten, wenn sie nach Leben im Universum suchen. Bislang lag der Fokus vor allem auf der Frage, ob ein Planet über Wasser verfügt. Laut Walton und Schönbächler greift dies jedoch zu kurz.

Denn die verfügbare Menge an Sauerstoff während der Entstehung eines Planeten kann dazu führen, dass viele Planeten von Anfang an chemisch ungeeignet sind, um Leben hervorzubringen, selbst wenn sie Wasser haben und von außen betrachtet lebensfreundlich wirken.

Neuer Richtungsweiser für die Astrobiologie

Diese chemischen Grundvoraussetzungen für Leben können Astronomen indirekt messen, wenn sie mit Teleskopen fremde Sonnensysteme beobachten. Denn wie viel Sauerstoff in einem Sonnensystem für die Entstehung von Planeten vorhanden ist, hängt von der chemischen Zusammensetzung des Zentralsterns ab. Dieser prägt mit seinem chemischen Fingerabdruck das gesamte ihn umgebende Planetensystem, da Planeten sich vor allem aus dem Material zusammensetzen, aus dem auch der zentrale Stern besteht.

Sonnensysteme, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung stark von unserem unterscheiden, sind daher keine guten Orte, um nach Leben im Universum zu suchen. „Damit wird die Suche nach Leben auf anderen Planeten viel spezifischer. Wir sollten daher nach Sonnensystemen suchen, die unserer Sonne ähnlich sind“, sagt Walton.

Originalpublikation: Walton CR, Rogers LK, Bonsor A, Spaargaren R, Shorttle O, Schönbächler M: The chemical habitability of Earth and rocky planets prescribed by core formation, Nature Astronomy, 9. Februar 2026; DOI:10.1038/s41550-026-02775-z

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